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《上海交通大学》 2008年
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基于MC9S12DP512与CAN总线的电池管理系统研究与设计

胡建红  
【摘要】: 节能和环保成为汽车工业发展的新目标,新一代电动汽车作为能源可多样化配置的新型交通工具,以其零排放、低噪声等优点,引起人们的普遍关注并得到了极大的发展。但制约电动汽车发展的问题依然是储能动力电池和应用技术。如何延长电池使用寿命、提高电池的能量效率和运行可靠性,是电动汽车能量管理系统必需解决的问题。电池管理系统是关系到电动汽车实用化、商品化的关键技术之一,而作为能量管理系统重要组成部分的电池剩余容量预测的研究对电动汽车的实用化、商品化起着重要作用,因此研究电池管理技术及系统具有十分重大的意义。 电池管理系统直接监控及管理电池运行的全过程,包括电池充放电过程、电池安全保护、电量估计、单体电池间的均衡、电池故障诊断等几个方而。在研究和总结国外先进的电池管理系统基础上,对电池管理系统的设计思想和结构及电路做了重大改进,、如引入控制器局域网(CAN)总线、浮地数据采集技术、新的荷电状态(SOC)估计方法、针对电池不一致性的先进数据处理技术、故障诊断专家系统等。 以镍氢动力电池为例,详细讨论了动力电池的化学热力学原理,建立了一种准确、可靠的动力电池及其管理系统的数学模型,比较合理地模拟动力电池的电压、电流、功率、温升、效率、SOC等变化,具有模拟冷却风扇控制和一定的故障诊断及故障报警功能。能够根据用户的不同需求,改变本模型的基本参数,如环境温度、动力电池额定容量、电池组单体个数等。 电池管理系统(BMS)的研制开发以模块化为指导原则,硬件电路设计上采用freescale的16位嵌入式单片机MC9S12DP512作为核心控制单元,利用其相关模块,对相关外围电路进行了相应的扩展之后,实现了对动力电池性能参数的精确检测,包括模块电压、总电压、电流、温度、运行时间、动力电池工作状况(上电、警告、错误、危险等)、动力电池最大允许充电电流、最大允许放电电流等,软件算法设计上建立了基于安时法、开路电压法和卡尔曼滤波法法的复合剩余电量预测方法,具有全面丰富的故障诊断功能,当动力电池出现异常情况时,该系统能及时可靠地发出故障信号,具有热量管理控制功能、稳定的抗干扰能力、多功能的监视界面以及全面迅速的车载CAN通讯功能。 本文用大量的实验数据论证了设计的电池管理系统的可行性与有效性。论文的研究工作是项目“吉利电动汽车新型整车技术研发”的重要组成部分,该项目已于2008年1月顺利通过国家科技部的中期评定。
【学位授予单位】:上海交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:U463.63

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 涂萍;胡文松;;磷酸铁锂电池的保护监测系统分析[J];计算机与现代化;2011年07期
2 杨熙;赵永瑞;张兴;;基于MAX17830的矿用电池电源管理系统设计[J];微型机与应用;2012年21期
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 赵庆川;锂离子电池组智能管理系统研究[D];山东科技大学;2010年
2 吴建平;纯电动汽车电池管理系统的设计与实现[D];南昌大学;2010年
3 赵洪辉;电动汽车用动力电池电量估计算法研究及硬件实现[D];吉林大学;2011年
4 曹国强;混合动力车用复合电源系统开发与实验验证[D];吉林大学;2011年
5 尹政;电池管理系统试验平台的开发[D];山东大学;2011年
6 冯飞;混合动力车储能系统特性及其管理技术研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
7 万奖奖;礴酸铁锂电池组SOC动态估算策峭及其均衡技术的研究[D];上海交通大学;2011年
8 李娜;微型纯电动汽车电池管理系统的设计[D];南京航空航天大学;2010年
9 杨春雷;电动汽车电池管理系统关键技术的研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
10 王磊;深度混合动力汽车电池组的主动均衡与保护策略研究[D];上海交通大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王玉国,何宗虞;镍氢电池内压及内阻的探讨[J];电池;1997年05期
2 韩晓东,傅春江,杜宇,陈全世;判断电动车电池放电终止状态的新标准[J];电池;2002年02期
3 林成涛,王军平,陈全世;电动汽车SOC估计方法原理与应用[J];电池;2004年05期
4 羌嘉曦;杨林;朱建新;卓斌;;电动汽车用MH/Ni电池的管理系统[J];电池;2006年04期
5 吴铸,王可,夏保佳,徐乃欣,陈建霞;MH-Ni电池的低温性能及其改进[J];电源技术;2001年05期
6 董雄鹤,齐国光,冯熙康,陈爱松;电动车用电池充电状态和功率强度估计[J];电源技术;2002年03期
7 陈静瑾,余宁梅;阀控铅酸蓄电池分段恒流充电特性的研究[J];电源技术;2004年01期
8 刘有兵,齐铂金,宫学庚;电动汽车动力电池均衡充电的研究[J];电源技术;2004年10期
9 刘雪省,侯岩,崔巍,李建凤,张兆科;高功率80Ah MH-Ni电池设计与性能[J];电源技术;2004年12期
10 张健,吕军,樊琳;快速充电D型MH-Ni蓄电池研究[J];电源技术;2005年03期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 甘方成;;基于Modbus协议压缩机远程监控系统的设计[J];四川有色金属;2010年03期
2 芦莉;谭文群;郑光绪;;一种分布式防盗报警系统的设计[J];安防科技;2007年02期
3 刘梅锋;钟国韵;;基于单片机AT89C51热释电红外报警系统的设计[J];安防科技;2007年02期
4 崔永锋;李向前;;基于嵌入式网络设备的远程监控系统设计[J];安防科技;2008年06期
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6 孙静静;;频移随机共振在信号检测中的应用[J];安徽大学学报(自然科学版);2010年01期
7 徐敏;;基于嵌入式TCP/IP系统的智能家居实现[J];安徽职业技术学院学报;2008年04期
8 肖平;;混合动力电动汽车的建模与仿真研究[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2009年03期
9 王海涛;陆由斌;彭根伟;;基于MC68HC908GZ32及MC33989的车身控制系统的设计[J];安徽工程大学学报;2011年03期
10 周定华;葛玉峰;王平;;汽车网络总线抗干扰方法研究分析[J];安徽工程大学学报;2011年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 吴雪莲;王维佳;喻青;吴婷;;基于无线网络的起重机运行安全监控管理系统设计[A];中国职业安全健康协会2011年学术年会论文集[C];2011年
2 张炳力;赵韩;;贯彻“汽车新政”加快安徽电动汽车工业的发展[A];2004“安徽制造业发展”博士科技论坛论文集[C];2004年
3 金浩;韩江洪;史久根;;基于LPC2119的CAN总线通信系统研究[A];2005年“数字安徽”博士科技论坛论文集[C];2005年
4 刘暾东;郑国祥;骆勤强;;基于现场总线的造气炉智能控制研究[A];2005年“数字安徽”博士科技论坛论文集[C];2005年
5 谢添卉;李武峰;柏德胜;崔宇;罗小英;;GIS在电动汽车充换电设施建设运行中的应用[A];第十四届中国科协年会第19分会场:电动汽车充放电技术研讨会论文集[C];2012年
6 侯庆军;;SMD-300型二十组双脉冲电镀电源智能化研究[A];2004年全国电子电镀学术研讨会论文集[C];2004年
7 趙小莉;;全桥电路在开关电源中的应用与失效分析[A];2011中国电子制造与封装技术年会论文集[C];2011年
8 安强;;神经网络BP PID在电动车能量回收技术中的运用[A];“2011西部汽车产业·学术论坛”暨四川省汽车工程学会四届第九次学术年会论文集[C];2011年
9 裴琨;;机动车尾气污染与新能源汽车[A];2011中国环境科学学会学术年会论文集(第二卷)[C];2011年
10 邱建洪;李华民;仇丁辉;陆勇键;;基于CAN通信技术的KB0(CPS)控制与保护开关电器多主机集中控制器[A];2011建筑工程电气技术文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 尹安东;基于混合系统理论的混合动力客车控制策略和参数优化研究[D];合肥工业大学;2010年
2 吴铁洲;HEV锂离子电池组管理关键技术研究[D];华中科技大学;2010年
3 庞珽;混合动力汽车双机械端口电机及其控制系统研究[D];华中科技大学;2010年
4 陈平录;气动燃油混合动力车混合效能分析及其电控气动发动机的研究[D];浙江大学;2010年
5 褚端峰;客车行驶稳定性控制的关键技术研究[D];武汉理工大学;2010年
6 何磊;基于FlexRay总线的线控转向系统双电机控制方法研究[D];吉林大学;2011年
7 杨钫;面向产品工程化的混合动力客车设计方法研究[D];吉林大学;2011年
8 王吉;电动轮汽车制动集成控制策略与复合ABS控制研究[D];吉林大学;2011年
9 雷之力;微网谐波振及电压暂降的评估与控制[D];华北电力大学(北京);2011年
10 刘新天;电源管理系统设计及参数估计策略研究[D];中国科学技术大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 余熠;基于SOC估计算法的电动汽车充电器设计[D];安徽工程大学;2010年
2 张良清;基于嵌入式技术的高精度程控直流电源的研究[D];安徽工程大学;2010年
3 张蛟龙;平面二级倒立摆的控制策略研究[D];河南理工大学;2010年
4 唱志强;软开关电阻点焊逆变电源的研究[D];南昌航空大学;2010年
5 邵建桥;液压混合动力汽车能量再生系统特性仿真研究[D];山东科技大学;2010年
6 岳光亮;基于液压制动行星调速软起动系统的研究设计[D];山东科技大学;2010年
7 李保勇;基于时序鉴别的井下低压供电网选择性漏电保护系统的研究[D];山东科技大学;2010年
8 康建胜;高功率因数开关电源的研究与实现[D];山东科技大学;2010年
9 赵庆川;锂离子电池组智能管理系统研究[D];山东科技大学;2010年
10 高丽丽;大功率电动汽车多功能智能快速充电机的研究[D];山东科技大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 朱明星,张德龙;RBF网络基函数中心选取算法的研究[J];安徽大学学报(自然科学版);2000年01期
2 王震坡,孙逢春;电动汽车电池组连接可靠性及不一致性研究[J];车辆与动力技术;2002年04期
3 陈任;邓清勇;邝利丹;李凤姣;;基于Blackfin的锂电池管理系统[J];兵工自动化;2011年12期
4 林成涛;李腾;陈全世;;锰酸锂动力蓄电池散热影响因素分析[J];兵工学报;2010年01期
5 李佩珩,易翔翔,侯福深;国外电动汽车发展现状及对我国电动汽车发展的启示[J];北京工业大学学报;2004年01期
6 吴红杰;齐铂金;郑敏信;刘永喆;;基于Kalman滤波的镍氢动力电池SOC估算方法[J];北京航空航天大学学报;2007年08期
7 王震坡;孙逢春;林程;;不一致性对动力电池组使用寿命影响的分析[J];北京理工大学学报;2006年07期
8 熊光明;席军强;麦吉;翟涌;;电动客车AMT系统的研究与实现[J];北京理工大学学报;2008年06期
9 席军强;王雷;付文清;梁万武;;纯电动客车自动机械变速器换挡过程控制[J];北京理工大学学报;2010年01期
10 杨华;孙振东;刘玉光;;纯电动汽车关键技术研究[J];北京汽车;2007年06期
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 北京国之企业专利应急和预警咨询服务中心 于立彪 郝志国 罗啸;[N];中国知识产权报;2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张建国;双离合器式自动变速器控制品质评价与优化[D];吉林大学;2011年
2 许家群;电动汽车用永磁同步电动机传动控制系统的研究[D];沈阳工业大学;2003年
3 刘明辉;混合动力客车整车控制策略及总成参数匹配研究[D];吉林大学;2005年
4 黄海江;锂离子电池安全性研究及影响因素分析[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2005年
5 古艳春;混合动力汽车AMT换档策略及换档控制的研究[D];上海交通大学;2006年
6 王永刚;高比能量电化学电容器的研究[D];复旦大学;2007年
7 蒋新华;锂离子电池组管理系统研究[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2007年
8 王健;换档质量综合评价系统的研究[D];吉林大学;2007年
9 张好明;PHEV复合电源及Halbach永磁同步电机驱动技术的研究[D];江苏大学;2009年
10 张毅;纯电动轿车动力总成控制系统的研究[D];上海交通大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈洪图;纯电动大巴磷酸铁锂动力电池监测与SOC估计[D];哈尔滨理工大学;2010年
2 赵洪辉;电动汽车用动力电池电量估计算法研究及硬件实现[D];吉林大学;2011年
3 李索宇;动力锂电池组均衡技术研究[D];北京交通大学;2011年
4 付华圆;电动汽车蓄电池剩余电量估计算法的研究与实现[D];杭州电子科技大学;2011年
5 王旭光;动力电池组均衡研究与设计[D];杭州电子科技大学;2011年
6 项凌云;船舶导航雷达显示与控制终端的研究与设计[D];华东师范大学;2011年
7 祝宏涛;基于Omap3530的船舶导航雷达终端设计与实现[D];华东师范大学;2011年
8 肖洁;锂电池智能管理系统的研究[D];南京理工大学;2011年
9 朱洪波;动力锂离子电池组管理系统的研究与开发[D];华南理工大学;2011年
10 徐阳;基于ARM+DSP的准在线故障诊断系统软件系统关键技术的研究[D];郑州大学;2011年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 许富强;张潮海;;电动汽车用电池电压检测方案的研究与设计[J];低压电器;2011年14期
2 周云锋;姚勇涛;韦莉;梁海泉;袁登科;;制动能量回收储存装置监控系统的设计[J];低压电器;2011年18期
3 沈玉凤;郭栋;高松;尹香;;基于能量守恒的电动汽车氢镍电池SOC估算[J];电源技术;2013年09期
4 张兴;赵永瑞;杨熙;廖秋琴;;低压大电流系统短路保护设计[J];电子技术应用;2014年02期
5 尹成强;肖林京;;矿用电动车电池安全技术研究[J];制造业自动化;2012年22期
6 王东;李昌盛;杨志刚;;锂离子动力电池包CFD仿真[J];计算机辅助工程;2012年06期
7 张全柱;张飞平;裴翠玲;邓永红;;一种新型矿用铅酸蓄电池智能充电器的研制[J];工矿自动化;2013年03期
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9 郑翔;黎梅云;孙福龙;张筑亚;;电动汽车锂离子电池组均衡管理系统设计[J];上海电机学院学报;2012年03期
10 江杰;张书博;;基于CAN总线的烧结配料监控系统设计[J];自动化技术与应用;2013年07期
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吴建平;纯电动汽车电池管理系统的设计与实现[D];南昌大学;2010年
2 万奖奖;礴酸铁锂电池组SOC动态估算策峭及其均衡技术的研究[D];上海交通大学;2011年
3 李娜;微型纯电动汽车电池管理系统的设计[D];南京航空航天大学;2010年
4 杨傲驰;锂离子电池组模块化均衡系统研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
5 闫孝臣;电动汽车铅酸动力电池管理系统设计[D];哈尔滨工业大学;2011年
6 唐邦强;合肥市纯电动公交车工况及能量控制策略研究[D];昆明理工大学;2011年
7 上官倍法;基于ARM的电池管理监控系统设计与实现[D];杭州电子科技大学;2012年
8 程昌银;更换模式下的电动汽车锂电池组充电管理系统研究[D];广东工业大学;2012年
9 李广;混合动力公交客车电池组参数匹配及整车控制策略研究[D];吉林大学;2012年
10 刘彦忠;车用动力电池充放电特性与智能管理技术[D];北京交通大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘孝伟,周明明,周龙瑞;电动自行车用铅蓄电池充电器的研究[J];蓄电池;2001年02期
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5 毛立彩,吴锋,石印洲,杨林;EV用MH/Ni电池的研究[J];电池;2004年05期
6 林成涛,王军平,陈全世;电动汽车SOC估计方法原理与应用[J];电池;2004年05期
7 郭靖洪,潘成久,毛永志,夏春明,国书元,段秋生;MH-Ni电池低温放电性能的研究[J];电源技术;2000年04期
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴友宇,尹叶丹;基于CAN总线的分布式动力电池管理系统[J];汽车工程;2004年05期
2 杨巍巍;曾奕;江秀臣;;基于DS2770和CPLD的智能多电池管理系统[J];微计算机信息;2007年23期
3 李练兵;梁浩;刘炳山;;基于单片机的动力电池管理系统的硬件设计[J];电子技术应用;2010年02期
4 毛永志;其鲁;吴明;菅刚;安平;娄述德;;锰酸锂正极锂离子二次电池纯电动汽车的研制[J];北京大学学报(自然科学版);2006年S1期
5 吴志红;吴庚泽;朱元;魏学哲;王佳元;;基于XC164CS单片机的混合动力汽车电池管理系统硬件设计[J];汽车技术;2009年04期
6 刘保杰;王艳;殷天明;;电动汽车电池管理系统[J];电气自动化;2010年01期
7 闫丽媛;;基于CCP协议的电池管理系统标定模块的设计[J];微型机与应用;2010年03期
8 黄文华;韩晓东;陈全世;林成涛;;电动汽车SOC估计算法与电池管理系统的研究[J];汽车工程;2007年03期
9 田永民;李凤祥;;嵌入式DSP在智能电池管理系统中的应用[J];科技创新导报;2008年02期
10 陈琛;金津;何乐年;;一种新型多节锂离子电池包管理系统(英文)[J];Journal of Southeast University(English Edition);2009年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 傅尧;潘博;郑百祥;;基于主动均衡技术的电动汽车电池管理系统[A];第十四届中国科协年会第19分会场:电动汽车充放电技术研讨会论文集[C];2012年
2 肖秀玲;;基于现场总线技术的轻型电动车电池管理系统的设计[A];2002中国电动汽车研究与开发[C];2002年
3 张华辉;夏保佳;齐铂金;廖瑾瑜;;混合动力轿车用集中式锂离子动力电池管理系统设计[A];第二十八届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2009年
4 肖秀玲;王贵明;;低成本、高性能电动车电池管理系统的研究[A];工业自动化应用实践——全国(第五届)炼钢、连铸和轧钢自动化学术会议论文集[C];2002年
5 肖玉萍;;液晶显示控制器T6963C在DSP电池管理系统的应用[A];冶金轧制过程自动化技术交流会论文集[C];2005年
6 武国良;朱春波;陈清泉;;基于温度的Peukert方程在电池管理系统中的应用[A];2009中国仪器仪表与测控技术大会论文集[C];2009年
7 张国红;崔纳新;樊娟娟;;电动汽车锂离子电池管理系统设计[A];2011中国电工技术学会学术年会论文集[C];2011年
8 胡博;张彦琴;;阀控密封铅酸电池建模及试验研究[A];第二十八届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2009年
9 裴锋;赵克刚;;电动汽车动力电池瞬态均衡控制策略研究[A];第十届粤港机电工程技术与应用研讨会暨梁天培教授纪念会文集[C];2008年
10 尤文艳;金鹏;肖力;;基于HCNR201的电池电压采集系统中隔离电路的设计[A];2011中国电工技术学会学术年会论文集[C];2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 于丹;发展新能源汽车 电池管理系统肩负重任[N];中国高新技术产业导报;2009年
2 记者赵文娟;拜特测控公司与丹麦一著名企业强强联手[N];宁波日报;2009年
3 实习生 朱文彬 编辑 李小兵;盯上新能源客车 江西两公司一起“练手”[N];上海证券报;2010年
4 本报记者 赵云;奇瑞电动车量产化提速[N];华夏时报;2010年
5 本报记者 张晓琳;江特电机 进军新能源客车[N];证券日报;2010年
6 本报记者 刘恕;让国产电动汽车走得更平稳[N];科技日报;2006年
7 记者 李玮 通讯员 孟祥成;我市一大型锂离子电池项目获得省发改委批复[N];菏泽日报;2009年
8 石珊珊;亿能电子与洋品牌同台竞技[N];中国工业报;2010年
9 记者 张海燕;电动车4项国家标准通过审查[N];中国质量报;2010年
10 诸玲珍;出台标准制定政策 促进动力锂离子电池发展[N];中国电子报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 陆勇;混合动力轿车高压电及整车碰撞安全性研究[D];湖南大学;2008年
2 邓超;混合动力车用双极性镍氢电池及电池组管理系统的研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
3 张金龙;动力电池组SOC估算及均衡控制方法研究[D];天津大学;2012年
4 蒋新华;锂离子电池组管理系统研究[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2007年
5 刘玺斌;插电式混合动力城市公交大客车关键技术研究[D];长安大学;2013年
6 武国良;电动汽车用镍氢电池剩余电量估计方法研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
7 张志森;电动汽车最优自动变速及能量回馈的控制技术研究[D];广东工业大学;2013年
8 刘新天;电源管理系统设计及参数估计策略研究[D];中国科学技术大学;2011年
9 黄万友;纯电动汽车动力总成系统匹配技术研究[D];山东大学;2012年
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1 曹志鹏;便携式仪表电池管理系统研究[D];杭州电子科技大学;2010年
2 冯勇;电动汽车电池管理系统研究[D];湖南大学;2010年
3 陈贵峰;基于ARM9的蓄电池管理系统的研究[D];河北农业大学;2011年
4 唐斌;基于DSP的电动汽车电池管理系统[D];武汉理工大学;2011年
5 王江平;混合动力汽车MH/Ni电池管理系统设计与研究[D];重庆大学;2010年
6 杨朔;基于CAN总线的电动汽车电池智能管理系统的研究[D];湖南大学;2004年
7 杨勇;混合动力电动汽车电池管理系统的可靠性分析与设计[D];北方工业大学;2008年
8 郑杭波;新型电动汽车锂电池管理系统的研究与实现[D];清华大学;2004年
9 肖玉萍;混合动力电动汽车电池管理系统[D];北方工业大学;2005年
10 乔国艳;电动汽车电池管理系统的研究与设计[D];武汉理工大学;2006年
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