基于CAN总线的锂电池充电器控制系统研究

摘要

随着新能源技术的深入发展，锂电池储能设备的广泛普及，对锂电池相关配套设备的研究也日益的深入、成熟。但是对于充电器控制系统的研究相比其它技术还处于起步阶段，其也成为制约锂电池技术发展的瓶颈。针对目前充电器控制系统技术与充电方法相对落后情况，本文分析了锂电池充电器控制系统技术的现状，并在实际需求的基础上，制定了基于电池状态信息的充电控制策略，并以此为设计基础，开展充电器控制系统的硬件、软件以及CAN通讯部分方案的设计。
　　本文主要介绍充电控制系统的设计过程，即对软、硬件的实现做了分别的设计。充电器控制系统的硬件构成是建立在LM3S2620主控芯片的基础上。依据模块化的思想，主要对控制模块、采样模块、通讯模块、按键显示模块，进行硬件设计。依据硬件电路的构建和划分，对以上模块也分别进行了软件的实现，并且重点对锂电池的充电控制策略和算法进行了研究。充电器控制系统的软硬件设计是以功能实现为基础，以高效、稳定、安全为目标进行的。
　　为了实现充电的智能化以及与电池系统合一化，本文将CAN总线通讯技术引入设计，从而把充电器与电池管理系统紧密结合起来。充电器通过内部CAN获取电池管理系统的信息，作为充电控制的重要依据，并通过外部CAN将充电控制信息发给功率输出模块，以此在充电控制系统和电池管理系统之间建立了一个实时的通讯机制。
　　研究最后，通过充电实验，证明了本文设计的充电器控制系统可以满足设计的需求，其中设计的软硬件、通讯模块合理有效。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的研究现状

1．1．1 锂电池的应用现状和发展前景

1．1．2 锂电池充电器控制系统的研究现状

1．2 研究的目的及意义

1．3 课题来源及本文主要研究工作

第2章 充电器控制系统的总体设计方案

2．1 锂离子电池充电特性分析

2．2 锂离子电池常用充电方法研究

2．3 充电器控制系统总体设计

2．3．1 硬件总体方案设计

2．3．2 控制策略及算法的选取

2．4 本章小结

第3章 充电器控制系统的硬件设计

3．1 主控制模块的设计

3．2 数据采集模块的设计

3．2．1 数据采样模块的性能需求

3．2．2 采样模块的实现

3．3 CAN总线通讯模块的设计

3．4 外围电路及硬件抗干扰设计

3．5 本章小结

第4章 充电器控制系统软件设计

4．1 充电控制系统主程序设计

4．2 充电控制策略与算法的设计

4．2．1 充电策略设计

4．2．2 PID控制和模糊控制器的设计

4．3 CAN通讯模块设计

4．3．1 CAN总线的概述

4．3．2 SAE J1939应用层通讯协议的设计

4．3．3 CAN控制器初始化

4．3．4 CAN报文的发送与接收

4．4 采样及显示模块软件设计

4．5 本章小结

第5章 控制系统测试与数据分析

5．1 测试整体方案设计

5．2 测试平台搭建

5．3 测试结果及分析

5．4 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢