自适应在线动力锂离子电池管理系统的研究
发布时间：2022-11-06 09:43
随着当今社会科技的迅速发展,环境污染及能源短缺问题愈发严重。为了应对这些问题,人们着力于研究各种新能源汽车,而其动力电池及电池管理系统（BMS）则是其中十分重要的一部分。论文主要围绕自适应在线动力锂离子电池管理系统展开研究。针对传统电池管理系统较为封闭的问题,本文提出更为开放的系统平台,完成从系统设计、硬件搭建、软件管理、在线可视化展示到算法仿真整个流程的工作。首先,针对电池的各项参数特性,本文重点研究了电池荷电状态（SOC）的估算方法,即根据充放电时环境状况的不同,给出相应合适的电池荷电状态估算策略:充电状态下采用静态性能更稳定的基于开路电压的安时积分法,放电时则采用动态性能更加优越的自适应卡尔曼滤波法估算电池的荷电状态,以提高估算的准确性。其次,从整体上搭建系统框架,基本完成了 BMS基础硬件平台的多项研究工作,主要包括:设计完成电池各项参数的采集电路,完成单体电池间的电压均衡电路和系统的热管理搭建,完成数据上传的蓝牙串口通信电路。随后,使用安卓平台构建BMS实时在线app,设计创建BMS各功能模块的可视化界面,结合实时数据平台的使用,实现了系统的在线监测,实时报警功能。移动化在线...
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
缩略词
第一章 绪论
1.1 课题的研究意义
1.2 课题的研究与发展状况
1.2.1 电动汽车的发展现状与规划
1.2.2 电池管理系统
1.3 本文的主要研究内容和工作安排
1.4 本章小结
第二章 电池管理系统分析设计
2.1 动力电池简介
2.1.1 动力电池的要求与发展
2.1.2 锂离子电池工作原理
2.1.3 锂离子电池等效电路模型
2.2 电池荷电状态估算方法分析
2.2.1 常见SOC估算方法
2.2.2 电池荷电状态估算策略分析
2.2.3 基于开路电压的安时积分法
2.2.4 自适应卡尔曼滤波算法
2.3 电池管理系统基本功能与框架
2.4 本章小结
第三章 硬件方案设计与实现
3.1 总体设计方案
3.2 主控模块设计
3.2.1 主控模块选型
3.2.2 主控模块最小系统
3.3 数据采集模块设计
3.3.1 芯片选型
3.3.2 单体电压采集
3.3.3 温度采集
3.4 热管理模块
3.4.1 热管理系统模块方案设计
3.4.2 电池热管理方案选用
3.5 电流采集模块
3.5.1 电流采集模块方案设计
3.5.2 霍尔电流传感器电路设计
3.6 均衡模块设计
3.7 数据通信电路设计
3.8 本章小结
第四章 软件方案设计与实现
4.1 硬件电路软件部分设计
4.1.1 软件系统设计框架和设计平台
4.1.2 控制模块软件设计
4.1.3 电压测量程序设计
4.1.4 电池均衡管理程序设计
4.1.5 热管理方案设计
4.1.6 SOC估算程序设计
4.1.7 蓝牙程序设计
4.2 在线可视化软件部分设计
4.2.1 软件平台
4.2.2 电池组的可视化需求
4.2.3 主窗口设计
4.2.4 电池组窗口设计
4.2.5 单体电池窗口设计
4.2.6 警报窗口设计
4.3 本章小结
第五章 系统功能仿真设计与验证
5.1 SOC估算仿真
5.2 均衡方式分析
5.3 故障检测仿真
5.3.1 故障检测原理
5.3.2 仿真结果分析
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 工作展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]电动汽车发展综述[J]. 胡堋湫,谭泽富,邱刚,王欣煜,邓明. 电气应用. 2018(20)
[2]电池管理系统关键技术及发展趋势[J]. 王春芳,钟国华. 轻型汽车技术. 2018(Z3)
[3]电池管理系统关键技术及发展趋势[J]. 王春芳,钟国华. 轻型汽车技术. 2018 (Z3)
[4]基于Arduino的环境数据检测蓝牙控制小车设计[J]. 刘琳琳,朱振宇,蔡金玉,蒋艺华. 中国传媒科技. 2018(08)
[5]变压器分立的动力电池组主动均衡技术研究[J]. 叶凌云,朱幸,黄添添,朱智娟,宋开臣. 仪器仪表学报. 2018(07)
[6]浅析新能源汽车产业现状及发展前景[J]. 井泉. 轻型汽车技术. 2018(06)
[7]浅析新能源汽车产业现状及发展前景[J]. 井泉. 轻型汽车技术. 2018 (06)
[8]《中国制造2025》背景下新能源汽车技术发展趋势研究[J]. 程雅坤. 汽车维修. 2018(05)
[9]新能源汽车的现状与发展趋势研究[J]. 张鑫. 才智. 2018(11)
[10]电动汽车动力电池的发展与温度管理现状[J]. 徐志龙,田玉冬,李静红,吴永胜,黄俊. 汽车电器. 2018(03)
本文编号：3703277
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
缩略词
第一章 绪论
1.1 课题的研究意义
1.2 课题的研究与发展状况
1.2.1 电动汽车的发展现状与规划
1.2.2 电池管理系统
1.3 本文的主要研究内容和工作安排
1.4 本章小结
第二章 电池管理系统分析设计
2.1 动力电池简介
2.1.1 动力电池的要求与发展
2.1.2 锂离子电池工作原理
2.1.3 锂离子电池等效电路模型
2.2 电池荷电状态估算方法分析
2.2.1 常见SOC估算方法
2.2.2 电池荷电状态估算策略分析
2.2.3 基于开路电压的安时积分法
2.2.4 自适应卡尔曼滤波算法
2.3 电池管理系统基本功能与框架
2.4 本章小结
第三章 硬件方案设计与实现
3.1 总体设计方案
3.2 主控模块设计
3.2.1 主控模块选型
3.2.2 主控模块最小系统
3.3 数据采集模块设计
3.3.1 芯片选型
3.3.2 单体电压采集
3.3.3 温度采集
3.4 热管理模块
3.4.1 热管理系统模块方案设计
3.4.2 电池热管理方案选用
3.5 电流采集模块
3.5.1 电流采集模块方案设计
3.5.2 霍尔电流传感器电路设计
3.6 均衡模块设计
3.7 数据通信电路设计
3.8 本章小结
第四章 软件方案设计与实现
4.1 硬件电路软件部分设计
4.1.1 软件系统设计框架和设计平台
4.1.2 控制模块软件设计
4.1.3 电压测量程序设计
4.1.4 电池均衡管理程序设计
4.1.5 热管理方案设计
4.1.6 SOC估算程序设计
4.1.7 蓝牙程序设计
4.2 在线可视化软件部分设计
4.2.1 软件平台
4.2.2 电池组的可视化需求
4.2.3 主窗口设计
4.2.4 电池组窗口设计
4.2.5 单体电池窗口设计
4.2.6 警报窗口设计
4.3 本章小结
第五章 系统功能仿真设计与验证
5.1 SOC估算仿真
5.2 均衡方式分析
5.3 故障检测仿真
5.3.1 故障检测原理
5.3.2 仿真结果分析
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 工作展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]电动汽车发展综述[J]. 胡堋湫,谭泽富,邱刚,王欣煜,邓明. 电气应用. 2018(20)
[2]电池管理系统关键技术及发展趋势[J]. 王春芳,钟国华. 轻型汽车技术. 2018(Z3)
[3]电池管理系统关键技术及发展趋势[J]. 王春芳,钟国华. 轻型汽车技术. 2018 (Z3)
[4]基于Arduino的环境数据检测蓝牙控制小车设计[J]. 刘琳琳,朱振宇,蔡金玉,蒋艺华. 中国传媒科技. 2018(08)
[5]变压器分立的动力电池组主动均衡技术研究[J]. 叶凌云,朱幸,黄添添,朱智娟,宋开臣. 仪器仪表学报. 2018(07)
[6]浅析新能源汽车产业现状及发展前景[J]. 井泉. 轻型汽车技术. 2018(06)
[7]浅析新能源汽车产业现状及发展前景[J]. 井泉. 轻型汽车技术. 2018 (06)
[8]《中国制造2025》背景下新能源汽车技术发展趋势研究[J]. 程雅坤. 汽车维修. 2018(05)
[9]新能源汽车的现状与发展趋势研究[J]. 张鑫. 才智. 2018(11)
[10]电动汽车动力电池的发展与温度管理现状[J]. 徐志龙,田玉冬,李静红,吴永胜,黄俊. 汽车电器. 2018(03)
本文编号：3703277
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