發(fā)布時間：2018-06-25 23:55

  本文選題：電動摩托車 + 串并轉換　； 參考：《西南大學》2016年碩士論文

【摘要】：隨著中國城市規(guī)模持續(xù)擴張,私人交通領域快速增長的轎車需求正在將越來越多的大中城市推向交通能力的極限,電動摩托車以操作快捷、停靠方便、無污染、無噪聲且價格相對便宜等優(yōu)點,成為最貼近人的實際需求的一種交通工具,其全國保有量巨大。文獻研究表明:目前電動摩托車市場存在電池壽命短、電池SOC估算誤差大、續(xù)駛里程不真實等問題,其原因主要是電池組沒有細致的系統(tǒng)管理,長期處于過充、過放狀態(tài),從而導致電池組性能快速下降或者電池故障報廢。因此,設計出一款適用于電動摩托車的電池管理系統(tǒng)對我國電動摩托車市場的意義重大。為解決以上問題,本文針對電動摩托車的動力源一鉛酸蓄電池組提出一種電池管理系統(tǒng)。鉛酸電池組是由4塊12V的鉛酸蓄電池串聯而成,該管理系統(tǒng)以單片機為控制核心,由充電主電路、數據采集電路、保護電路、顯示電路、存儲電路和報警電路組成。主要研究內容如下:(1)針對單體電池間的不一致性影響電池組壽命的問題,本文通過研究常見均衡充電方式,提出了一種基于串并切換法的均衡方式-并聯均衡方式。這種方式使串聯電池組實現了并聯充電,串聯放電,實現了單體電池間的均衡,抑制了電池組的“水桶效應”,是最適合于電動摩托車結構緊湊、成本低的設計原則的均衡方式。(2)針對電動摩托車用電池續(xù)駛里程不真實、剩余電量誤差大的問題,本文通過研究常見剩余電量估算方式,提出開路電壓法結合安時計算法,同時考慮鉛酸蓄電池容量影響因素,實現了剩余電量的有效矯正,降低了估算誤差,實現了準確估算。(3)在硬件設計方面,本系統(tǒng)采用單片機作為主控制器,同時選用低成本高性能元器件完成系統(tǒng)設計,主要控制電池組以最佳充電規(guī)律充電,完成電壓、電流和溫度的精確檢測,并設計了可靠的保護及故障報警系統(tǒng);本系統(tǒng)通過總線與上位機連接,便于實現實時信息傳遞和反饋。(4)在軟件設計方面,本系統(tǒng)設計完成了主控制器程序以及各主要模塊的程序設計。由于本系統(tǒng)采用串并自動轉換電路,無論電池組串聯或并聯時,都能實時檢測到各單電池的狀態(tài),并保存在存儲器里,所以,通過對電池狀態(tài)的分析能完成各單電池的壽命預測。(5)通過MALTAB對所設計的電動摩托車電池管理系統(tǒng)進行了仿真,并進行了數據分析。仿真結果表明,成功實現了系統(tǒng)功能。試驗結果表明,本文設計的電池管理系統(tǒng),能夠很好地實現電池管理系統(tǒng)的電壓檢測、電流檢測、溫度檢測、計算、電池過充電保護、欠電壓保護、大電流保護、高溫報警等功能,達到了設計要求。
[Abstract]:With the continuous expansion of Chinese cities, the rapidly growing demand for cars in the field of private transport is pushing more and more large and medium-sized cities to the limit of their traffic capacity. Electric motorcycles are operated quickly, docked conveniently and without pollution. Noise free and relatively cheap price, become the closest to the actual needs of a vehicle, its national capacity is huge. The research shows that the battery life is short, the estimation error of battery SOC is large, the driving mileage is not true and so on. The main reason is that the battery pack has no careful system management, and it is overcharged and overdischarged for a long time. This results in a rapid decline in battery performance or battery failure. Therefore, the design of a battery management system for electric motorcycles is of great significance to the market of electric motorcycles in China. In order to solve the above problems, a battery management system is proposed for the lead-acid battery, the power source of electric motorcycles. The lead-acid battery pack is composed of four 12V lead-acid batteries in series. The management system is composed of main charging circuit, data acquisition circuit, protection circuit, display circuit, storage circuit and alarm circuit. The main research contents are as follows: (1) aiming at the problem that the inconsistency between the single cell affects the battery life, this paper proposes a parallel equalization method based on the series-parallel switching method by studying the common equalization charging methods. In this way, series batteries can be charged in parallel, discharge in series, balance between single cells can be realized, and the "bucket effect" of battery pack can be restrained, so it is the most suitable for electric motorcycle with compact structure. (2) in view of the problem that the battery continuous mileage of electric motorcycle is not true and the error of residual quantity is large, this paper puts forward the open-circuit voltage method combined with the ampere-hour calculation method by studying the common methods of estimating residual electricity quantity. At the same time, considering the influence factors of the capacity of lead-acid battery, the residual power can be corrected effectively, the estimation error is reduced, and the accurate estimation is realized. (3) in the hardware design, the single-chip microcomputer is used as the main controller in the system. At the same time, the components with low cost and high performance are selected to complete the system design. The battery pack is mainly controlled to charge with the best charging rule, and the accurate detection of voltage, current and temperature is completed, and a reliable protection and fault alarm system is designed. The system connects with the host computer through the bus, which is convenient to realize the real-time information transmission and feedback. (4) in the software design, the main controller program and the program design of the main modules are completed. Because the system adopts series-parallel automatic conversion circuit, whether in series or in parallel, the state of each single cell can be detected in real time and stored in memory. The battery life prediction can be completed by analyzing the battery state. (5) the battery management system of electric motorcycle is simulated by MALTAB and the data is analyzed. The simulation results show that the system functions are realized successfully. The test results show that the battery management system designed in this paper can achieve the battery management system voltage detection, current detection, temperature detection, calculation, battery overcharge protection, under-voltage protection, high-current protection, High temperature alarm and other functions, meet the design requirements.
【學位授予單位】：西南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U483

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本文編號：2068099