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基于DSP的混合动力汽车蓄电池管理系统

作　者: 潘振国
导　师: 郭世明
学　校: 西南交通大学
专　业: 电力电子及电力传动
关键词: 混合动力电动车 SOC TMS320LF2407A OcvKFAh法
分类号: TM912.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 436次
引　用: 2次
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内容摘要

21世纪能源和环保问题的日益突出,混合动力电动汽车(HEV)以其排放低,噪声低等优点而受到世界各国的高度重视,作为发展电动车的关键技术之一的蓄电池能量管理系统(BMS),是电动车商品化,实用化的关键。本文致力于混合动力汽车蓄电池能量管理系统的研究,深入讨论了系统的设计思想与实现方法,提出了镍氢电池剩余容量的估计方法。分析了镍氢蓄电池的基本工作原理和充放电特性以及影响蓄电池SOC(state of charge)剩余容量的主要因素,考虑到混合动力电动汽车对动力电池的要求,从多个方面对目前各种动力蓄电池的性能指标及优缺点进行了比较,由比较结果可看出,镍氢蓄电池是目前较为理想的电动汽车动力源。研究了镍氢蓄电池SOC的几种预测方法,比较了它们的优缺点,由于镍氢蓄电池的容量与蓄电池的端电压、充放电电流、电池的温度和电池的寿命等多种因素有关,所以很难用传统单一的方法估计镍氢蓄电池的剩余容量,本文提出了将开路电压法、卡尔曼滤波法以及安时法相结合的SOC估计方法。介绍了蓄电池管理系统的硬件平台,采用TMS320LF2407A作为微控制器,完成数据采样、信号调理电路、数据通讯及相关隔离电路的开发设计。实现了对电池组整体电压、单体电压、温度和电流参数的采集,完成了系统的软件设计。本文所介绍的蓄电池管理系统硬件电路可靠,经济,经实践检验SOC(state of charge)剩余容量的估计比较准确。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-11
第1章绪论  11-20
  1.1 混合动力汽车的概念  12
  1.2 混合动力汽车分类及对电池管理系统的要求  12-15
    1.2.1 混合动力汽车分类特点  12-14
    1.2.2 混合动力汽车对电池管理系统的要求  14-15
  1.3 混合动力汽车蓄电池管理系统的发展和国内外研究状况  15-18
    1.3.1 混合动力汽车蓄电池管理系统的发展  15-17
    1.3.2 混合动力汽车蓄电池管理系统的国内外研究状况  17-18
  1.4 课题任务  18
  1.5 本课题所做的工作  18-20
第2章混合动力汽车用蓄电池性能分析  20-37
  2.1 混合动力汽车用蓄电池性能比较  20-24
    2.1.1 混合动力汽车的性能指标  20-22
    2.1.2 几种常用的蓄电池性能比较  22-23
    2.1.3 混合动力汽车对蓄电池性能的要求  23-24
  2.2 混合动力汽车用蓄电池的选择  24-25
  2.3 镍氢蓄电池的基本工作原理  25-37
    2.3.1 镍氢蓄电池结构及充放电反应  25-26
    2.3.2 反应历程  26-27
    2.3.3 镍氢蓄电池的基本电特性  27-37
第3章镍氢蓄电池剩余容量的估计  37-52
  3.1 影响蓄电池剩余容量的主要因素  37-41
    3.1.1 镍氢蓄电池放电电流  37-38
    3.1.2 镍氢蓄电池的放电终止电压  38
    3.1.3 镍氢蓄电池电解液温度  38-39
    3.1.4 镍氢蓄电池气体压力  39
    3.1.5 镍氢蓄电池的循环寿命  39-40
    3.1.6 镍氢蓄电池自放电特性  40
    3.1.7 镍氢蓄电池的恢复效应的影响  40-41
    3.1.8 镍氢蓄电池组的不均衡性的影响  41
  3.2 镍氢蓄电池剩余容量的常用估计方法  41-45
    3.2.1 开路电压法  41-42
    3.2.2 卡尔曼滤波法  42
    3.2.3 负载电压法  42-43
    3.2.4 线形模型法  43
    3.2.5 内阻法  43-44
    3.2.6 Ah计量法  44
    3.2.7 放电实验法  44
    3.2.8 人工神经网络法  44-45
  3.3 本课题估计镍氢蓄电池的方法  45-52
    3.3.1 开路电压法实现SOC初值估计  45-46
    3.3.2 卡尔曼滤波法实现SOC向真值的收敛  46-51
    3.3.3 安时法实现SOC的实时估计  51-52
第4章蓄电池管理系统的硬件实现  52-78
  4.1 蓄电池管理系统的硬件结构  52-53
    4.1.1 硬件系统设计目的  52
    4.1.2 硬件系统设计思路  52
    4.1.3 硬件系统框图  52-53
  4.2 数据采集模块电路设计及数据处理  53-67
    4.2.1 整体电压采样  54-56
    4.2.2 单组蓄电池电压采样  56-59
    4.2.3 电流采样  59-63
    4.2.4 温度采样  63-66
    4.2.5 AD转换电路  66-67
  4.3 控制模块电路设计  67-76
    4.3.1 控制子模块硬件设计的主要任务  67-68
    4.3.2 主DSP系统的外围设备的接口与规范  68-73
    4.3.3 从DSP系统的外围设备的接口与规范  73
    4.3.4 主从DSP与双口RAM之间的接口与规范  73-76
  4.4 电源模块电路设计  76-78
第5章蓄电池管理系统的软件实现  78-84
  5.1 蓄电池管理系统的软件主要功能  78
  5.2 蓄电池管理系统的软件流程  78-84
结论  84-85
参考文献  85-88
致谢  88-89
附录1:系统实物图  89-91
攻读硕士学位期间发表的论文  91

基于DSP的混合动力汽车蓄电池管理系统

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