基于PIC24HJ256GP610的电动汽车电池管理系统

发布时间：2017-09-21 01:11

  本文关键词：基于PIC24HJ256GP610的电动汽车电池管理系统

  更多相关文章： 电池管理系统 状态检测 剩余电量评估 均衡控制

【摘要】：电动汽车是以动力电池作为动力源的新型汽车,与传统汽车相比它更环保,更节省能源,所以更具有广阔的发展前景。近些年来,各国政府及科研机构加大了对电动汽车行业的研究,使其得到了快速的发展,专家预测电动汽车在不久的将来将会取代传统的燃油汽车继而成为人们的主流交通工具。目前,电动汽车主要存在续航能力差,电池寿命短和运行可靠性差的问题,作为电动汽车的直接动力源,电池的性能高低将直接影响了电动汽车在未来发展的速度。作为电动汽车的电池管理系统则是提高电池性能和保护汽车安全运行的关键,因此一个良好的电池管理系统对电动汽车的高效安全运行至关重要。本文介绍了基于PIC24HJ256GP610芯片为核心的电池管理系统。该系统主要包含了硬件系统、软件系统和通信系统三大部分,实现了对电池的电压、电流、温度等信息的采集检测,信息状态的实时显示,均衡控制,安全保护和电池SoC(State of Charge,剩余电量)的估算。首先,本文以磷酸铁锂电池作为研究对象,介绍了电池的工作原理,研究了磷酸铁锂电池的充放电特性,分析了磷酸铁锂电池相比于其他动力电池的优缺点,建立等效电路模型,对比了现有常见的几种SoC的评估方法,并利用扩展卡尔曼滤波法结合开路电压法的方法对电池进行SoC评估,通过实验验证SoC评估的偏差不超过5%。然后,本文开发了基于PIC24HJ256GP610芯片和LTC6802芯片为核心的硬件与软件平台。硬件系统采用模块化的设计方法,主要包括电源模块、存储模块、检测采集模块、通信模块、绝缘检测模块、均衡控制模块以及复用模块,完成了硬件采集电路的设计。另外,软件系统主要完成了信息在系统内的传递和交换,本文利用CAN总线协议,SPI总线协议完成了主控制板内的信息交换和主控制板与上位机之间的通信,完成了对电池状态信息的实时显示,电池的均衡控制与电池的安全保护。最后,通过此次的电动汽车电池管理系统的研究,实现了系统的软硬件联调,有效地保护了锂电池的正常工作运行,系统工作稳定可靠,达到了设计要求。
【关键词】：电池管理系统 状态检测 剩余电量评估 均衡控制
【学位授予单位】：深圳大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 课题研究的目的与意义9-10
• 1.2 电动汽车电池管理系统的国内外研究现状10-13
• 1.2.1 国外研究现状10-11
• 1.2.2 国内研究现状11-12
• 1.2.3 现有电池管理系统的不足12
• 1.2.4 本文需要完成的任务12-13
• 1.3 本文的主要研究工作13-14
• 第2章 电池管理系统的整体功能设计14-22
• 2.1 磷酸铁锂电池的工作原理14
• 2.2 磷酸铁锂电池的优缺点14-16
• 2.2.1 磷酸铁锂电池的优点14-15
• 2.2.2 磷酸铁锂电池的缺点15-16
• 2.3 磷酸铁锂电池的充放电特性16-18
• 2.3.1 磷酸铁锂电池的充电16
• 2.3.2 磷酸铁锂电池的放电16-18
• 2.4 影响磷酸铁锂电池性能的主要因素18-19
• 2.5 电池管理系统的功能19-20
• 2.5.1 电池信息的检测19
• 2.5.2 电池SoC的估算19
• 2.5.3 电池的均衡管理19
• 2.5.4 电池的安全保护19-20
• 2.5.5 电池管理系统的CAN通信20
• 2.5.6 电池管理系统的SPI通信20
• 2.5.7 电池管理系统的上位机20
• 2.6 电池管理系统的拓扑结构20-21
• 2.7 本章总结21-22
• 第3章 电动汽车电池管理系统的硬件设计22-36
• 3.1 电动汽车电池管理整体结构设计22-23
• 3.2 PIC24HJ256GP610简介23-24
• 3.2.1 16位架构23
• 3.2.2 低功耗技术23-24
• 3.3 主控单元的硬件电路设计24-30
• 3.3.1 电源模块24-25
• 3.3.2 JTAG程序下载及复位电路模块25-26
• 3.3.3 电池组总电压采集电路模块26-27
• 3.3.4 电池组总电流采集电路模块27-28
• 3.3.5 电池组温度采集电路模块28-29
• 3.3.6 电池单体电压采集电路模块29-30
• 3.4 CAN通信电路设计30-31
• 3.5 复用模块31
• 3.6 绝缘检测模块31-32
• 3.7 电池组的均衡控制模块32-34
• 3.8 硬件设计调试34-35
• 3.9 抗干扰和低功耗技术35
• 3.10 本章总结35-36
• 第4章 电池管理系统的SOC评估与软件设计36-51
• 4.1 电池管理系统的SoC评估36-44
• 4.1.1 电池管理系统SoC的定义36
• 4.1.2 影响电池管理系统SoC的因素36-37
• 4.1.3 几种常见的电池管理系统SoC估算方法37-39
• 4.1.4 卡尔曼滤波结合开路电压法SOC估算模型的建立39-42
• 4.1.5 实验验证SoC估算方法42-44
• 4.2 电池管理系统的软件设计44-49
• 4.2.1 系统软件主程序设计44-45
• 4.2.2 系统初始化程序设计45-46
• 4.2.3 系统采集模块程序设计46-47
• 4.2.4 CAN通信软件设计47-49
• 4.3 本章小结49-51
• 第5章 实验结果与分析51-55
• 5.1 上位机程序设计51-52
• 5.2 数据采集的结果比较52-53
• 5.2.1 单体电池电压采集的结果比较52
• 5.2.2 电池电流采集的结果比较52-53
• 5.2.3 电池温度采集的结果比较53
• 5.3 均衡测试53-54
• 5.4 本章总结54-55
• 第6章 总结与展望55-56
• 参考文献56-58
• 致谢58

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