基于arm的电池管理监控系统设计与实现论文

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1、杭州电子科技大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。论文作者签名：上镏法日期：汐)z年三月廖日学位论文使用授权说明本人完全了解杭州电子科技大学关于保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属杭州电子科技大学

2、。本人保证毕业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为杭州电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。(保密论文在解密后遵守此规定)论文作者签名：上雉倦政指导教师签日期：2矿垃年j月嗲日／，。同期咖／埤岁月乃日杭州电子科技大学硕士学位论文基于ARM的电池管理监控系统设计与实现研究生：上官倍法指导教师：高明煜教授DissertationSubmittedtoHangzhouDianziUniVersi够f；DrtheDe

3、greeofMasterA圈江订一baseddesignandimplementationofbatterymanagementandmonitoringsystemCandidate：Beif．aShangguanSupeⅣisor：ProfGaoMingyuDecember，2011杭州电子科技人学硕士学位论文摘要以动力电池为主的电压型储能电源具有功率密度高、循环寿命长、可靠性好以及清洁等优点。所应用的技术领域包括了电动汽车、通信电源、空间电源、新能源发电(风能和太阳能)等。动力电池作为有限电源，当其串联成组使用时，单体电

4、池的过充和过放是引起电池组容量减少、安全性能降低以及寿命缩短的致命原因。为了减少单体电池的过充放现象，国内外都在研究相应的电池均衡技术，其中尤以基于开关能量转换的有源均衡技术为重点。本文以动力电池组为实验对象，分析了现有的开关变换均衡系统的工作原理，研究如何降低均衡损耗以及如何提高均衡速度，并在此基础上，建立了单体电池模型，最后对均衡电路、系统结构以及均衡策略进行了研究。本文首先分析了磷酸铁锂电池的内在结构和化学反应机理，结合实际应用，构建了扩展卡尔曼滤波复合模型，并在该模型上运用卡尔曼滤波修正算法对电池的剩余电量(SOC)进

5、行估计；然后对几种电池组均衡技术进行了探讨和比较，确立了本文所用的一种改进的电池均衡方案；最后以STM32F103C8T6为控制核心进行系统硬件设计。论文分析了系统需求，并且在此基础上，分别从软件和硬件角度建立了动力电池组管理系统，该系统是由数据采样、算法执行、通信管理、保护控制、均衡控制、信息存储等模块组成。数据采样模块用于采集电池电压、电流和温度数据，为电池模型估计算法提供数据依托；算法执行模块根据采集到的数据，在建立好的模型上，运用卡尔曼滤波修正算法实时计算出动力电池当前的剩余电量；通信管理单元主要完成与上位机的通讯；保

6、护控制模块保证了整个电池组在充放电过程中的安全；均衡控制模块是实现均衡的重要手段，电池组采用改进的飞渡电容法均衡技术提高了使用效率，延长了电池组寿命；信息存储模块保存用于估计算法的数据。所选用的微处理器芯片是基于删Cortex．M3内核，拥有丰富外设和高速运算能力，程序采用模块化设计，用C语言编写。本文构建了扩展卡尔曼滤波复合模型，应用卡尔曼滤波修正算法，采用改进的飞渡电容法对电池组进行均衡。实验结果表明，所设计的电池管理系统基本实现了预期要求，在电池组长期使用过程中出现的各单体电池SOC差异方面起到很好的改善作用，基本满足了

7、电池实际应用的要求。关键字：动力电池，电池荷电状态(SoC)，卡尔曼滤波，电池组均衡杭州电子科技大学硕+学位论文ABSTRACTThebatte巧basede11e嘲，V01tagestoragepowersupplycomponeIltownedeXcellentp刊b册aIlce．T抑icallyhavehi曲powerdeIlsityor锄ergydensity，longCycle1ife，hi曲reliabili垓security，etc．AndithasbeellwidelyusedinelectricVehicle

8、s，spacepow％co删municationpow％new朗e玛ypowergelleration(Wind，sol瓯etc．)，powerpulsedeviceswhichrequireeIl嘤ystoragetecllIlolo西es．AsalilllitedeIle