地铁工程车辆的动力电池管理系统设计

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1、分类号ＴＭ９１２：１０１５０：学校代号ＵＤＣ：３１１６：学号：２０１６密级义盖又遥乂事全日制专业硕士学位论文地铁工程车辆的动力电池管理系统设计ＤｅｓｉｇｎｏｆＰｏｗｅｒＢａｔｔｅｒｙＭａｎａｇｅｍｅｎｔＳｙｓｔｅｍｆｏｒＳｕｂｗａＥｎｉｎｅｅｒｉｎＶｅｈｉｃｌｅｓｙｇｇ学生姓名：高旭贺校内导师及职称：曾洁教授企业导师及职称：孙德尧教授级高工工程领域：控制工程研究方向：电池检测与管理技术论文类型：应用研究申请学位：工程硕士论文答辩曰期：２０１７年６月１１口

2、学位授予单位：大连交通大学大连交通大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢及参考文献的地方外，论文中不包含他人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得大连交通大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在。与我论文中作了明确的说明并表示谢意。本人完全意识到本声明的法律效力，申请学位论文与资料若有不实之处一，由本人承担切相关责任。学位论文作者签名：ｈｔ曰期：年月曰乙６大连交通大学学位论文版权

3、使用授权书木学位论文作者完全了解大连交通大学有关保护知识产权及保留、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知识产权单位属大连交通大学，本人保证毕业离校后，发表或使用论文工作成杲时署名单位仍然为大连交通大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件及其电子文档，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入学校有关数据库和收录到《中国博士学位论文全文数据库》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库》进行信息服务，也可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存或汇编本学位论文。（保密的学位论

4、文在解密后应遵守此规定）学位论文作者签名：爲祕Ｉ＊师签名：４？日期日日期：年曰：年＜月ｉ／月６摘要摘要城市轨道交通作为解决城市交通拥堵的最佳途径近年得到快速发展，地铁装备水平也在不断提升一。传统内燃式工程车辆在地铁隧道内作业产生的空气和噪音污染直饱受。诟病，出现，伴随动力电池技术的进步了以蓄电池为动力源的电力工程车辆目前以蓄电池为动力的工程车辆正处在发展期，对电池组的管理还比较简单，仅对电池组整体电。压和电量进行检测，与日益完善的电动汽车电池管理系统相比还有差距为此，本文借鉴电动汽车的动力电池管理技术，针对地铁工程车辆的蓄电池组

5、的管理系统展开研究。本文首先对地铁工程作业车的动力电池选型问题加以讨论，对选择铅酸蓄电池作为。然后对铅酸蓄电池的特性和失效模式进行分析机车动力电池组的优势进行分析，针对引起铅酸蓄电池失效的因素，在电池管理系统的设计过程中加以规避。所以设计的电池管理系统应包含对电池关键参数的实时监测、电池的荷电状态（ＳＯＣ）估算、电池的安全保护、电池组的均衡管理以及与车辆控制系统之间的信息交互等必要功能，由此提出了蓄电池管理系统的总体架构。特别对电池组单节电压采集方法和电池组的均衡控制方法进行了详细地论证，并确立了相应的方案。本文所设计的电池管理系统由、、１个主控

6、模块多个采集模块均衡模块和上位机显示模块组成。主控模块选用ＮＸＰ公司的ＭＣ９Ｓ０８ＤＺ６０控制芯片，主要接收采集模块传、、、送的单体电池电压单体电池温度系统电流和报警信息，计算电池的剩余电量与上。各采集模块采用ＮＸＰ公司的ＭＭ９Ｚ１３８电池，位机触摸屏进行通讯＿６管理专用芯片一一、个模块可同时检测４块电池的单节电压、单节温度线路电流，连同报聱信息并上传给中控模块。主控模块与各采集模块之间通过ＣＡＮ总线进行通讯，均衡模块采用主动均衡法对电池组进行均衡控制。接下来本文对系统主控模块的ＭＣＵ基本电路、采集模块主芯片的基本电路、采集模块的电压、电流、温度采集

7、电路、电池均衡电路以及通信接口电路及其相应的软件进行了详细设计。为了方便用户对电池组状态进行实时监ｔＣｒｅａｔｏｒ，用控，本设计基于Ｑ开发环境设计了上位机显示界面以实现用户与系统间的交互。此外，采用安时积分法和开路电压法相结合的方法估算电池组的ＳＯＣ。ｒ－本文最后基于程序开发环境ＣｏｄｅＷａｒｒｉｏ、ＢＤＭ调试器ＵＭｌｔｉｌｉｎｋ、４节铅酸电池、和电池采集板搭建起实验平台进行基本功能测试，通过实验，检测电池组单节电池电压电流、温度、ＳＯＣ估算及均衡控制各功能均可实现