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基于ARM的电池管理系统设计与实现
| 论文题名： | 基于ARM的电池管理系统设计与实现 |
| 关键词： | 电池管理;系统开发;实时数据采集;STM32控制器;ARM技术;单体电压 |
| 摘要： | 随着石油能源的短缺和环境压力的不断增大，近年来以锂电池为动力的混合动力汽车及纯电动汽车已经逐渐成为现今汽车工业领域发展的趋势。电池管理系统作为动力锂电池组中不可或缺的重要部件，起到保障安全、延长寿命及估算剩余电量等重要作用。其中充放电管理策略、实时数据采样策略及能量均衡策略是整个电池管理系统的主要组成部分，同时作为智能充放电、实时监控及自动均衡工作的基础。 本文首先对电池管理系统研究现状及相关技术难点进行介绍，在此基础之上详细分析了电池组充放电管理、实时数据采样及能量均衡的具体实现方案，通过对各种实现方案进行比较总结得出适用于实验应用的设计方案。然后介绍硬件电路的具体设计方法，重点分析电路工作原理及设计过程中应该注意问题。最后配合相应的软件设计程序实现整个电池管理系统的设计功能，通过对实际测试结果分析得出实验结果。本文具体工作主要包括以下几点: (1)对锂电池组充放电特性，实时电压、电流和温度采集方案及能量均衡方案作了详细分析，对每一种方案的优缺点进行比较和总结，最后选择合适实验应用的方案。 (2)采用差模测量电路测量锂电池组各单体电压值，霍尔电流传感器测量锂电池组工作电流，单总线集成式数字温度计测量各单体电池温度值，以实现对锂电池组工作数据的实时采集。设计恒流、恒功及恒压自动切换的充电管理电路以及放电电流可设定的恒流放电管理电路。 (3)实现基于多绕组Flyback变换器和SelectFlyback变换器的两种均衡电路方案，并对这两种方案工作原理及硬件电路实现作了详细的分析，比较其各自的优缺点。在基于SelectFlyback变换器均衡电路设计中对传统的固定占空比控制方式进行了改进，采用峰值电流检测法控制有利于进一步缩短均衡时间。 (4)系统微控制器采用意法半导体公司的STM32，其具有丰富的外设及强大的固件库。采用其内部ADC数据采集通道采样锂电池组数据，内部定时器TIM输出PWM控制信号，CAN总线实现采样板与均衡板之间的通信，串口实现与PC机通信。 本文构建的电池管理系统基本能够达到设计要求，有效地实现对锂电池组充放电管理，实时采集锂电池组工作电压、电流及温度等数据信息;特别是对锂电池组能量均衡控制采用了两种方案实现，这两种方案都可以有效地改善电池组能量利用效率和延长其使用寿命，并且具有电路结构比较简单、能量转移效率高和转移速度快等优点。 |
| 作者： | 潘鸿天 |
| 专业： | 电路与系统 |
| 导师： | 高明煜 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 杭州电子科技大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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