HEV动力电池综合测试平台的数据采集系统设计

摘要

当前，很多国家都在对电动汽车动力电池进行研究，但是由于成本，电池容量等因素限制，而没有进入产业化。随着电池性能不断地改进提高，电动汽车的发展前景也会越来越广，因此对电动车电池测试技术的要求也越来越高。 为了满足对车用动力电池检测、评估的需求，开发了一套基于虚拟仪器技术的HEV（Hybrid-Electric Vehicle，混合电动汽车）动力电池综合测试平台。技术路线选用工程仿真原理，模拟电动汽车运行时的实际工况，使测试平台产生的负荷加载高度近似于电动车实际的运行情况。 系统设计过程中，采用了震动平台来模拟电动车实际运行时的震动状况，采用温控系统模拟实际运行时车用电池周围环境的温度。设计数据采集系统，使电池在不同的震动冲击和不同的温度环境下，测量其电压、回路电流、内阻以及电池温度等数据，并应用LabVIEW编写上位机软件。 本文主要进行数据采集系统硬件及软件的设计。其中硬件设计包括DSP主控制器、电压测量模块、内阻测量模块、回路电流测量模块、温度测量模块、上下位机间通信模块的设计；软件设计包括下位机数据采集程序，上下位机间数据通信程序，上位机综合控制、数据分析、处理软件。在模拟电动车实际运行工况的平台上，电池检测系统完成了HEV动力电池参数的在线检测、评估，如电压，电流，容量，内阻，电池温度等；基于LabVIEW的上位机综合控制和分析软件完成了动力电池数据的测量、性能分析和预报。 基于LabVIEW的HEV动力电池数据采集系统的调试结果表明，采用震动平台和温控系统模拟电动车实际运行的工况，在测试平台上对动力电池进行在线测量，使测量结果更加真实的反映出电池实际运行时的状况。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题背景

1.2电动汽车动力电池应用现状

1.3虚拟仪器与LabVIEW

1.3.1虚拟仪器的概念和特点

1.3.2虚拟仪器的系统构成

1.3.3 LabVIEW概述

1.4研究的目的及意义

1.5课题来源及主要研究内容

第2章HEV动力电池综合测试平台概况

2.1测试平台的组成部分

2.2测试平台的特点及设计指标

2.3测试平台的实验功能

2.4综合控制检测及数据分析

2.5本章小节

第3章数据采集系统的硬件设计

3.1系统硬件结构及特点

3.2主控制器模块设计

3.3通讯控制模块设计

3.3.1 SCI硬件电路设计

3.3.2 I／O控制电路设计

3.4 HEV电池组内阻测量模块设计

3.4.1内阻在线测量方法研究

3.4.2锁相放大技术在电池内阻测量中的应用

3.4.3锁相放大器中的信号相关原理

3.4.4电池内阻测量原理

3.4.5电池内阻测量模块实现

3.5 HEV电池组电压测量模块设计

3.5.1 V／I和I／V变换电路设计

3.5.2测量信号前级处理

3.5.3交流放大电路

3.5.4陷波器电路

3.6回路电流测量模块

3.7温度测量模块设计

3.7.1 DSl8820的主要特性

3.7.2温度测量电路设计

3.8系统的EMC设计

3.8.1线路的抗干扰设计

3.8.2印刷电路板的抗干扰设计

3.9本章小节

第4章数据采集系统的软件设计

4.1集成开发环境简介

4.2主控制器软件设计

4.2.1数字滤波设计

4.2.2电压与内阻采集程序设计

4.2.3温度采集程序设计

4.3系统通讯程序设计

4.4本章小节

第5章基于LabVIEW的上位机软件设计

5.1方案选择

5.2基于LabVIEW的监测系统软件结构

5.3 LabVIEW串口通信的软件设计

5.4综合控制及数据分析的软件设计

5.5本章小结

结论

参考文献

附录

攻读学位期间发表的学术论文

致谢