四轮独立驱动电动车实验平台电池管理系统设计

摘要

电动汽车指使用电能驱动电动机来提供行进动力的一种新型汽车，由于它的动力驱动方式不需要传统燃料的消耗，从而决定了电动汽车的使用是解决如今愈加严重的能源危机和环境污染的主要手段之一。车载电池是电动汽车的动力来源，但是普遍存在寿命低、续航里程短、维护成本高等问题，这些问题成为了电动汽车与传统内燃机汽车无法相抗衡的关键因素，是电动汽车发展的关键。 本文以四轮独立驱动电动车实验平台中的铅酸蓄电池为研究对象，开展电池性能的测试和研究，设计了电池管理系统。 首先，分析铅酸蓄电池的工作原理和主要性能指标，在此基础上提出SOC估算方法的相关问题，结合铅酸蓄电池的特性和系统需求，选择了Kalman滤波与开路电压相结合的方法作为本文的SOC估算方法。通过建立电池等效电路模型，确定Kalman滤波器的各项参数，仿真结果表明本文提出的估算方法抗干扰能力强，贴近真实数据。 其次，根据整车性能要求，进行电池管理系统设计，系统的功能包括:铅酸蓄电池充放电工作电流、环境温度和单体电压值的实时监测;根据检测到的参数信息，估算电池的剩余电量;根据电池和系统的性能要求，判断电池的工作状态，当判断电池状态异常时，开启报警或保护电路，防止危险发生;与整车的其它控制单元通过总线进行通信，将电池信息数据传送到整车控制器和仪表盘。 最后，采用嵌入式微控制器MC9S12XF512为核心，同时使用电流、电压等传感器，设计了电池管理系统。系统可以监测电压、电流和温度等信息，同时通过FlexRay总线完成与其他控制单元的通信。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1选题背景及研究意义

1．1．1选题背景

1．1．2课题研究的意义

1．2电池管理系统国内外发展现状

1．2．1国外发展现状

1．2．2国内发展现状

1．3汽车网络通信的发展

1．4本文主要内容

第2章铅酸蓄电池SOC估算研究

2．1铅酸蓄电池的工作原理

2．2铅酸蓄电池的性能指标

2．2．1铅酸蓄电池电压

2．2．2铅酸蓄电池内阻

2．2．3铅酸蓄电池寿命

2．2．4铅酸蓄电池荷电状态

2．3铅酸蓄电池的SOC估算方法分析

2．3．1放电实验法

2．3．2开路电压法

2．3．3安时积分法

2．3．4内阻法

2．3．5 Kalman滤波法

2．4铅酸蓄电池剩余电量的Kalman滤波估算

2．4．1铅酸蓄电池等效电路模型

2．4．2铅酸蓄电池SOC的Kalman滤波估计

2．4．3仿真分析

2．5本章小结

第3章电池管理系统总方案设计

3．1电池管理系统功能设计

3．1．1整车系统功能概述

3．1．2电池管理系统技术指标

3．1．3电池管理系统主要功能

3．2电池管理系统总方案

3．2．1总设计方案的选择

3．2．2总方案的设计

3．2．3总方案参数设计

3．2．4总方案通信设计

3．3本章小结

第4章电池管理系统硬件设计

4．1电池管理系统硬件结构

4．2 MCU及其外围电路

4．3电池管理系统信息采集电路

4．3．1电压采集电路

4．3．2电流采集电路

4．3．3温度采集电路

4．4电池管理系统保护电路

4．5电池管理系统电源模块电路

4．6 FlexRay总线通信接口电路

4．7本章小结

第5章电池管理系统软件设计

5．1开发工具简介

5．2软件主程序设计

5．3系统控制部分子程序设计

5．3．1电池参数信息采集子程序设计

5．3．2电池充放电状态检测子程序

5．3．3电池剩余电量计算子程序

5．4 FlexRay网络通信子程序

5．5系统测试

5．5．1电压参数测试

5．5．2电流参数测试

5．5．3温度参数测试

5．5．4SOC估计算法仿真验证

5．6本章小结

第6章结论

参考文献

致谢