电动汽车电池管理系统管理单元研究与实现

摘要

快速增长的汽车需求造成了巨大的能源消耗和日益严峻的环境污染形势，让以可再生能源为动力源的新能源汽车逐步走向人们的视野。尤其是以二次电池为动力源的电动汽车，由于其使用的是无污染的电能，更是成为各国研究和发展的重点。然而，电池的工作环境和使用方法都会对其性能造成严重的影响，为了防止电池出现过充、放电现象，以及恶劣的环境对电池的性能造成损害，甚至威胁到驾驶员的生命安全，我们研究了大量的相关技术，针对电池在电动汽车中的实际工作情况，设计出一款功能全面、工作稳定的电池管理系统。
　　本文在参考国内外相关文献和项目实际需求的基础上，采用分散数据采集和集中数据处理的方案，将电池管理系统的结构划分为管理单元、采集单元和主动均衡单元，并分析了本文所要研究的管理单元的主要功能，结合层次化、模块化的设计理念，完成了电池管理系统管理单元的总体设计。同时完成了以下工作内容。
　　首先，根据电池管理系统管理单元的主要功能，完成了各功能模块的硬件电路设计。主要包括电源模块、MCU模块、CAN通信模块、总电流采集模块、总电压采集模块、数据存储模块和控制模块等硬件电路设计。其中MCU选用的是Freescale系列高性能芯片MC9S12DP512。
　　其次，基于电池管理系统管理单元的硬件要求，完成了MCU内部主要模块的驱动程序设计，包括PWM、ATD、IIC、SPI和CAN等模块。随后在IIC驱动程序的基础上实现了总电压和总电流的测算，以及数据的存储和读取；在SPI驱动程序的基础上，实现了低边开关TLE6214L的负载状态诊断。
　　再次，完成了电池管理系统管理单元的系统层软件设计。主要包括系统软件主流程的设计、电池故障诊断策略的研究与实现、电池充电管理策略的研究与实现。
　　最后，完成了电池管理系统管理单元的台架测试，对其功能进行了验证，其中重点对电池的充电策略、总电压和总电流的采集精度进行了测试。测试结果表明，总电压和总电流的充电曲线符合预期要求，其采集误差均小于0.5％，达到设计指标。

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第1章 绪论

1.1 课题来源

1.2 研究背景与意义

1.3 国内外研究状况

1.4 课题研究主要内容及章节安排

第2章 BMS管理单元总体设计

2.1 BMS拓扑结构设计

2.2 BMS管理单元功能分析

2.3 BMS管理单元总体框架设计

2.4 本章小结

第3章 BMS管理单元硬件设计

3.1 电源模块设计

3.2 MCU模块设计

3.3 CAN通信模块设计

3.4 总电流检测模块设计

3.5 总电压检测模块设计

3.6 存储模块设计

3.7 控制模块设计

3.8 本章小结

第4章 驱动层软件设计与实现

4.1 PWM驱动程序设计与实现

4.2 ATD驱动程序设计与实现

4.3 IIC驱动程序设计与实现

4.4 SPI驱动程序设计与实现

4.5 CAN驱动程序设计与实现

4.6 本章小结

第5章 系统层软件研究与实现

5.1 系统软件主流程设计与实现

5.2 电池故障诊断策略研究与实现

5.3 充电管理策略研究与实现

5.4 本章小结

第6章 系统测试与结果分析

6.1 测试平台搭建

6.2 测试内容

6.3本章小结

第7章 总结与展望

7.1 全文总结

7.2 展望

致谢

参考文献