基于CANopen协议的电池管理系统的研究与实现

发布时间：2017-08-19 15:44

  本文关键词：基于CANopen协议的电池管理系统的研究与实现

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【摘要】：伴随着汽车制造业和微电子技术的快速发展,整车配套的电子设备渐渐朝着数字化、网络化和智慧化的趋势不断大踏步前进。当前,CAN总线具有成本低廉、稳定性高、实时性强等优势,逐步成为整车电池管理系统主流的总线协议之一,得到越来越多汽车生厂商的亲睐。电池管理系统是纯电动车的核心技术,直接影响电池组的化学性能和工作时长,而且也关系到纯电动车的整车性能和制造成本。基于CANopen协议的电池管理系统的安全稳定性和可移植性在纯电动车上表现良好,是将来电池管理系统开发的主要方向。本文首先简单介绍了课题的研究背景及意义,着重描绘了CAN总线和增加应用层的高层协议。研究分析电池管理系统的发展,确定CANopen协议作为设计系统的通信协议。接着在现有电池管理系统的基础上对通信协议加以改进。课题选用PSoC3系列CY8C3866芯片作为系统的主控芯片,确定LTC6803芯片作为电压采集电路的电压检测芯片。在重点描绘了系统的硬件设计后,对电池管理系统的软件设计从模块化编程的角度采用C语言编写代码,分为主程序设计和子程序设计。除了对各单元进行软件设计,还基于Labview编写了CANopen协议的监控平台以实现对协议内容本身的配置。此外,系统还对电池信息采集电路和CAN通信模块的软硬件设计进行了简单介绍。本文在研究现有电池剩余电量估测算法的基础上,采用基于双支持向量回归机的改进算法以提高估测SOC值的运算速度和精确度。最后对设计的系统进行相关功能测试,包含电池组充放电测试、电流电压值采集测试、CANopen协议数据传输测试以及系统自动化测试等,验证了设计系统具备一定的可靠性和适用性,而且为将来电池管理系统在纯电动车制造领域的发展提供了一种具有发展意义的模式。
【关键词】：纯电动车电池 电池管理系统 CANopen SOC值
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 课题研究的背景及意义9
• 1.2 基于CAN总线的高层协议的发展9-10
• 1.3 电池管理系统的发展现状10-12
• 1.3.1 国内外发展现状概述10-12
• 1.3.2 电池管理系统的发展前景12
• 1.4 本文研究的主要内容12-14
• 第二章 电池SOC估测算法研究14-21
• 2.1 影响电池SOC的重要因素14-15
• 2.2 剩余电量SOC估测算法的研究15-20
• 2.2.1 目前SOC算法特性分析15-16
• 2.2.2 TSVR原理介绍16-17
• 2.2.3 仿真实验17-20
• 2.3 本章总结20-21
• 第三章 电池管理系统硬件设计21-30
• 3.1 电池管理系统的硬件构成22
• 3.2 主控制芯片PSoC22-24
• 3.2.1 PSoC系列与普通单片机系列设计方案的比较23-24
• 3.2.2 PSoC3系列芯片CY8C36624
• 3.3 电压检测电路24-25
• 3.4 电流检测电路25-26
• 3.5 温度采集电路26-27
• 3.6 CAN总线硬件电路27-29
• 3.7 本章小结29-30
• 第四章 电池管理系统软件设计30-42
• 4.1 系统主程序设计31
• 4.2 数据采集子程序设计31-32
• 4.3 CAN通信及CANopen协议的实现32-38
• 4.3.1 CAN总线介绍32-33
• 4.3.2 基于CAN总线的高层协议介绍33-35
• 4.3.3 CANopen网络模型及报文方式35-36
• 4.3.4 CAN通信的实现36
• 4.3.5 现场总线36-38
• 4.4 漂移处理38-41
• 4.4.1 零点漂移38-39
• 4.4.2 增益漂移39-40
• 4.4.3 综合零点漂移和增益漂移40
• 4.4.4 漂移校正实例40-41
• 4.5 本章小结41-42
• 第五章 电池管理系统相关实验42-49
• 5.1 电池组充放电实验42-43
• 5.2 数据采集系统测试43-45
• 5.2.1 电压采集试验44
• 5.2.2 电流采集试验44-45
• 5.2.3 温度采集试验45
• 5.3 CAN模块通信测试45-46
• 5.4 CANopen协议通讯测试46-47
• 5.5 电池自动管理系统测试47-48
• 5.6 本章小结48-49
• 第六章 结论49-51
• 6.1 主要结论49
• 6.2 展望49-51
• 参考文献51-54
• 致谢54

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本文编号：701583