基于MC9S12单片机的电动汽车锂电池组监控系统研究

摘要

锂电池体积小、比能量高、循环寿命长，在电动汽车产业得到广泛应用。但是锂电池在成组使用过程中会出现过充、过放及电量不一致等问题，这会降低锂电池组的使用性能、缩短锂电池组使用寿命，严重时还会引发锂电池起火、爆炸导致安全问题。因此，研究锂电池组监控系统对保证锂电池安全高效运行具有重要意义。
　　基于MC9S12系列单片机、电压采集模块、电流采集模块、温度采集模块、均衡模块及通信模块，搭建了锂电池组监控系统，并选用电池工作电压来实现电池的均衡监控。针对锂电池组电量出现的不一致问题，开发了被动均衡和主动均衡两种均衡策略。当采用被动均衡策略时，推挽开关电路会选通待均衡的单体电池，利用功率电阻消耗其多余的电量，使得锂电池组电量重新一致。为了准确监控锂电池组的剩余电量，设计了SOC估算算法。对初始SOC值，考虑锂电池动态滞回特性，采用修正开路电压法来估算；对实时SOC值，考虑库伦效率的影响，采用修正安时法来估算。监控系统的控制系统由上位机与下位机组成，下位机采用HCS12S内核微处理器，实现各功能模块的控制任务；上位机采用LabVIEW编写交互界面，提供数据显示、预警监测、串口通信等功能。
　　利用研制的样机完成了一系列监控实验，包括电参数采集、锂电池组均衡控制、SOC估算算法验证等。实验结果表明该系统可以实现对锂电池组的监控功能，系统运行安全可靠，达到课题预期目标。

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第1章 绪论

1.1 课题来源

1.2 研究背景和意义

1.3 国内外研究现状及趋势分析

1.4 主要研究内容

第2章 锂电池组监控系统方案设计

2.1 引言

2.2 需求分析与整体方案

2.3锂电池等效电路模型

2.4 均衡功能研究

2.5 锂电池荷电状态（SOC）算法研究

2.6 本章小结

第3章 硬件系统设计

3.1 引言

3.2 信号采集板电路设计

3.3 均衡电路设计

3.4 温度监控板电路设计

3.5本章小结

第4章 软件系统设计

4.1引言

4.2 下位机软件总体设计

4.3 上位机软件总体设计

4.4 本章小结

第5章 系统调试与实验

5.1 引言

5.2 实验环境搭建

5.3 数据采集实验

5.4 均衡实验

5.5 SOC估算实验

5.6 本章小结

结论

附录

参考文献

声明

致谢