电动汽车电池实时监测系统的设计与实现

来源 :电子科技大学 | 被引量 : 8次 | 上传用户:huazhongtan
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本文针对纯电动汽车动力源泉---锂电池的管理开展研究工作,全面介绍了锂电池管理系统的设计过程,对设计过程的重点、难点着重进行分析。对电池管理系统(BMS)国内外研究工作进行了概括,总结出目前电池管理系统的研究主要存在的难点。对锂电池的工作特性进行了分析,介绍了电池管理系统的总体设计思路,对涉及到的功能进行分析。设计了电压和电流采集电路,采集电路的输出作为单片机的输入,单片机把模拟的电压信号和电流信号转换为数字信号,根据一定的判断条件来输出信号控制外部电路,从而使各单体电池电压达到一致,此即电压均衡,从而延长电池的寿命,改善电池的性能。设计了电池环境温度检测和控制电路,通过温度传感器采集电池环境温度数据,单片机根据采集到的温度数据实现对温度的控制,从而使电池环境温度达到理想的数值,提高电池的性能。为了使司机及时了解电池剩余电量,需要对剩余电量进行估算,此即荷电状态估算(SOC),因此需要设计电池剩余电量估算电路和估算算法,本文采用MATLAB/SIMULINK对SOC算法进行仿真设计,并根据仿真的结果在单片机上对算法进行实现。本文重点分析了CAN模块,本文设计的电池管理系统包括两个CAN总线,分别为内部CAN总线和车身CAN总线。内部CAN总线主要是为了各本地控制单元将检测到的电压、电流和温度数据通过内部CAN总线上传给BMS主控模块。车身CAN总线主要负责BMS主控制器与车身其他节点的数据交换,并且由于车身CAN总线为整车控制器所共享,CAN模块性能的优劣关系到整车性能,不良的CAN节点会影响整车节点的正常工作,因此有必要对CAN通讯模块进行更详细的分析和设计验证。最后将锂电池组和与设计好的BMS系统连接起来进行系统调试、试验认证。试验结果表明本文设计的BMS系统可以对电压、电流和温度进行正确的检测,并根据检测数据对电池各单体电池电压均衡,根据采集到的温度数据控制电池环境温度达到理想的数据,SOC测试结果达到预期,CAN网络功能和性能测试表明CAN模块符合设计要求。
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