8篇关于电池管理系统的计算机毕业论文

今天分享的是关于电池管理系统的8篇计算机毕业论文范文, 如果你的论文涉及到电池管理系统等主题,本文能够帮助到你

电池管理系统硬件在环测试平台的设计与实现

这是一篇关于电池管理系统,硬件在环,SOC估计,SOH估计,均衡管理,测试用例,自动测试的论文, 主要内容为电池管理系统(Battery Management System,BMS)作为电动汽车中最核心的部件之一,对保证动力电池安全可靠的运行起着关键作用。为了保证电池管理系统产品安全性和可靠性,需要对电池管理系统产品的各项基本功能进行全面且准确的测试和验证。硬件在环(Hardware-in-the-Loop,HIL)是一种半实物仿真测试技术,可以为BMS提供一种仿真的实车运行环境。因此,将HIL测试技术应用于BMS的开发中,可以降低BMS的开发成本、缩短BMS的开发时间,提高BMS的开发效率。本文针对电池管理系统的测试需求,完成电池管理系统硬件在环测试平台的设计与实现。首先对电池管理系统的测试需求进行分析,研究电池管理系统硬件在环测试平台的总体设计方案,并进行硬件选型和软件设计。对常见的电池模型进行分析,搭建电池的二阶等效电路模型,并基于带遗忘因子的递推最小二乘法对电池的参数进行辨识,最后在HPPC和DST工况下对模型精度进行验证,验证结果表明搭建的模型可适用于不同工况。其次,对常见的荷电状态(State of Charge,SOC)估计方法进行分析,选择安时积分法和扩展卡尔曼滤波算法进行电池SOC的估计,基于粒子群算法对扩展卡尔曼滤波算法中的参数Q和R进行优化,最后进行仿真分析。仿真结果表明经过对参数Q和R优化后的扩展卡尔曼滤波算法的SOC估计效果更好,误差在2%以内。对常见的电池健康状态(State of Health,SOH)估计方法进行分析,在Tensorflow中建立数据驱动的深度学习模型进行电池的SOH估计,测试结果显示SOH估计效果较好。对常见的均衡管理方案进行分析,设计了被动均衡控制策略,搭建了均衡管理模型,并进行了仿真分析,仿真结果表明设计的均衡策略结构简单,均衡速度快,可以有效提高电池的一致性。接着基于NI VeriStand软件和NI PXI硬件平台进行BMS硬件在环测试平台的搭建,把所选用的硬件设备接入测试平台中,在VeriStand对测试平台进行配置。利用所搭建的BMS硬件在环测试平台对电池管理系统的CAN通信功能、关键参数采集功能、SOC估计功能、均衡管理功能、上下电控制功能、故障报警控制功能进行了测试,并对SOC估计算法和均衡管理策略进行了硬件在环验证。最后,研究BMS硬件在环测试平台的自动测试技术,基于UML模型以及等价类划分法设计BMS测试用例,利用NI VeriStand的激励配置文件编辑器编写自动测试脚本实现BMS硬件在环的自动化测试。BMS硬件在环测试的结果表明,所设计的硬件在环测试平台可以满足BMS的功能测试需求,在理论研究及工程应用均具有一定的价值。

融合主被动均衡控制的动力电池BMS实现

这是一篇关于动力电池,电池管理系统,SOC估计,电池均衡的论文, 主要内容为动力电池组的不均衡问题,严重影响电池的安全运行和使用效率。传统的均衡技术存在均衡速度慢、均衡效率低的问题。针对此问题,本文依托陕西省重点研发计划重点产业创新链项目(2019ZDLGY15-04-02),提出了基于双向桥式变换器的主被动均衡融合拓扑,设计并实现了相应的电池管理系统。论文的具体内容如下:(1)研究分析已有锂电池模型和SOC估计方法,在总结对比其优缺点基础上,选用二阶RC等效电路模型进行建模;采用带遗忘因子的递推最小二乘法对模型参数进行在线参数辨识;选取自适应无迹卡尔曼滤波法作为电池管理系统的SOC估计方法。(2)针对传统Buck-Boost均衡电路只能对相邻单体电池进行均衡,均衡速度慢、效率低的问题,设计基于双向桥式变换器的均衡电路拓扑结构,实现电池组中任意单体电池间的能量传递,提升了均衡速度和均衡效率;为了减少均衡过程中开关器件损耗,增加开关电阻分流被动均衡辅助电路;采用模糊PID算法设计均衡控制策略,实现对均衡电流动态变化的精准控制。(3)设计并实现了电池管理系统软硬件,搭建电池管理系统测试平台并对其进行性能测试。实验结果表明,电池管理系统的电池电流、温度、总电压、单体电池电压采集精度和SOC估计精度等指标满足设计要求。通过静置均衡、充放电均衡实验验证了系统的均衡功能,经过电池管理系统的均衡控制,电池不一致性得到了较好地改善。

基于实时操作系统的电池管理系统软件设计

这是一篇关于锂离子电池,FreeRTOS,自动代码生成,电池管理系统的论文, 主要内容为电池管理系统(BMS)作为电池的管理控制单元,具有防止电池过充过放、估计剩余电量、管理能量流动等功能,对于电池安全运行和延长使用寿命具有重要意义。目前,大部分电池管理系统软件使用前后台(中断-主函数)方式开发,导致系统实时性差及不同应用场景下开发需求成本高的问题。针对上述问题,本文设计了基于开源实时操作系统的电池管理系统软件。首先,本文分析了BMS的开发需求,针对实时性要求不同的功能,分别设计了周期型任务和事件型任务。按照执行周期越短优先级越高的原则,确定了任务优先级,并完成了基于FreeRTOS的电池管理系统分层软件架构设计。之后,面对目前BMS存在的实际问题,结合FreeRTOS相关功能给出解决方案。为了解决目前电池管理系统中存在的高频电流纹波导致电池荷电状态(SOC)估计出现累计误差,本文设计了定时器+ADC+DMA的采样方式。通过FreeRTOS中的信号量进行数据的同步,实现了20kHz的总电流采样频率。并且使用BMS样机对ADC的采样频率和采样精度进行了测试,测试结果表明20kHz高频采样可以减小高频电流纹波对SOC估算的影响。其次,为了解决CAN通信在总线负载率较高时发生丢帧的问题,本文使用FreeRTOS提供的消息队列和信号量功能,设计了CAN消息接收、发送缓冲区,并实现数据和任务的同步机制。通过CAN网络负载率测试,结果表明总线负载率可以稳定在92%情况下不发生丢帧,在软件层面提高了CAN通信可靠性。并且,设计了基于CAN总线的在线升级功能,方便后续对BMS软件的更新维护。最后,为提供电池管理系统的开发效率,本文设计了实时操作系统任务与MATLAB图形化编程的集成接口。以电池SOC估算为例,本文在Simulink中搭建了扩展卡尔曼滤波估算SOC算法模型,并将自动生成的代码集成到BMS工程中。将代码下载到BMS硬件平台进行多目标SOC估算测试,结果表明嵌入式运行结果与Simulink仿真结果一致,基于模型生成的代码有效且接口设计正确;使用交互式用户I/O技术分析软件各任务的实时性,各任务执行周期误差小于工程规定的10%,软件实时性相优于前后台式BMS。本文设计了基于FreeRTOS和ARM Cortex-M4内核的电池管理系统开发平台,对解决目前核心芯片严重依赖国外企业,BMS软件实时性差及开发效率低等问题进行了探索。

带有模型参数提取的电池管理系统监控平台的设计

这是一篇关于电池管理系统,参数提取,CAN总线,MFC的论文, 主要内容为高速发展的汽车工业已经引发了全球范围内的严重能源和环境问题。日益严格的排放和燃料效率标准促进了安全、清洁、高效的新能源汽车的发展。作为“十五”期间电动汽车“三纵三横”发展布局中的重要一环,电池管理系统的理论和技术研究已成为电动汽车研究的一大热点。本文的研究集中在电池管理系统的相关技术上,主要工作包括如下几个方面: 分析了估算SOC常用的安时计量法和等效电动势法的优缺点,基于本课题组采用的将两种方法相结合的并联加权反馈算法,设计一种基于二维动态参数模型的并联加权反馈算法,分析了模型中参数提取的方法。为了实现所提出的二维动态参数模型SOC算法,设计了一套电池管理系统及其监控平台,电池管理系统部分包括SOC计算模块、通讯协议模块、参数存取EEPROM模块和安全管理模块,用于计算电池SOC、向监控平台发送电池状态和接收监控平台下传参数;监控平台部分包括信息显示模块、绘图模块、数据库模块、通讯模块,针对模型参数提取设计了一个参数提取模块,详细介绍了其实现方法,用于对电池管理系统中所用到的二维动态模型进行参数提取。在监控平台下进行标准充放电实验,根据实验结果提取二维动态参数,采用基于二维动态参数模型的并联加权反馈算法估算SOC,将实验结果与采用传统并联加权算法相比,结果表明本文提出的基于二维动态参数模型的并联加权反馈算法估算SOC的精度显著提高,是一种切实可行的新型SOC估算算法。

锂离子电池管理系统及主动均衡策略研究

这是一篇关于电池管理系统,SOC估计,主动均衡策略,物联网的论文, 主要内容为锂离子电池因其效率高、响应快等优点发展迅速,然而锂离子电池特性较为复杂,工作时可能会出现各种各样的故障问题,尤其是在大型储能电站中,成千上万个电池组成大型电池箱,当单体电池出现问题时将会很快蔓延至其余电池,造成更严重的事故。因此研究锂离子电池储能电站管理系统与能量均衡策略对储能电站的安全高效运行意义重大。本文针对于电池管理系统参数采集不足、布线困难等问题开展相关研究,设计了电池管理系统,实现了电池的多参数采集与远程无线传输;针对于电池电流超限问题进行了研究,提出了分层模型预测控制均衡策略,实现了电池的安全快速均衡。本文的主要研究内容如下:(1)设计电池管理系统总体方案。分析了电池管理系统主要功能,分析不同方法的优缺点,给出本文所设计的电池管理系统的总体设计方案。(2)针对于安时积分法估算SOC(State of Charge)时的缺点,在设计算法时,考虑到锂离子电池在不同充放电速率下的库伦效率影响,对不同充放电速率下的锂离子电池进行了测试,得出了不同充放电速率下锂离子电池的修正系数;针对于锂离子电池老化时的容量损失,进行试验,确定电池容量与循环次数之间的关系,作为修正系数提高估算精度;为了实现初始SOC的测量,进行了充放电SOC-OCV标定,取其平均值,降低滞回电压的影响。(3)针对于目前主动均衡策略导致的电池工作电流超出限制,导致电池严重发热、寿命降低等问题,采用多层电感均衡电路,根据电路特点将电池组中的电池分成不同的模块,并建立相关模型。基于所建立的模型和均衡系统的约束条件,提出了分层模型预测控制均衡策略,利用粒子群算法逐层计算电池模块的均衡电流,降低了计算过程中的复杂度,实现均衡时电池工作电流的控制,保证了锂离子电池的正常工作,降低了电池的发热与寿命损失,并提高了电池组的均衡速度,实现了锂离子电池的安全快速均衡。(4)针对目前锂离子电池管理系统参数采集不足、布线困难等问题,研究并设计电池管理系统,实现电池运行过程中的多参数采集,并利用Zig Bee、NB-Io T(Narrow Band Internet of Things)等技术实现数据的无线传输,降低了布线难度与检修难度,通过与设计的上位机配合,实现了电池参数的可视化,提高了储能电站的安全性。(5)进行了系统的功能验证与测试。按照功能要求对设计的锂离子电池管理系统进行测试,测试结果表明所设计系统能够实现电池运行过程中数据的监测、数据传输、故障预警等功能。

三元锂/磷酸铁锂电池管理系统的研究

这是一篇关于电池管理系统,参数辨识,扩展卡尔曼滤波,荷电状态估计的论文, 主要内容为近年来,随着化石能源和环境问题的日益突出,人们的环保意识和可持续发展的要求的提高,清洁能源的应用已成为当今社会的必然选择。电池作为主要的电能存储工具,其中磷酸铁锂电池和三元锂电池都是目前应用较广泛的电池类型。本课题以18650型号的镍钴锰三元锂电池和磷酸铁锂电池为研究对象。对建立锂电池管理系统时所需要的参数辨识方法和状态估计算法等方面做重点研究,以实现对锂电池管理系统的状态估计功能精确度的提升。开展的具体研究工作包括:设计实验并测试电池的容量、电阻、开路电压等特性进行研究,并分别获取了脉冲放电实验数据和动态工况实验数据。通过开路电压实验完成开路电压(Open circuit voltage,OCV)-荷电状态(State of Charge,SOC)曲线的拟合实验。通过对荷电状态定义式的研究对OCV-SOC的计算方式改进,在SIMULINK平台搭建变电流SOC计算模型,完成改进OCV-SOC曲线的拟合。通过各种锂离子电池模型的对比,选择二阶RC等效电路模型。搭建遗忘因子的递归最小二乘法、二阶指数拟合、Parameter Estimation Toolbox三种参数辨识方法SIMULINK模型或MATLAB脚本代码,分别对两种锂离子电池的等效电路模型做参数辨识,结果显示,两种锂离子电池均使用Parameter Estimation Toolbox参数辨识方法的误差最小。引入变电流思想对该参数辨识方法做改进并做验证,验证实验误差均在1.5%以内。最后推广在DST工况下验证了该方法的精确度,误差均在2%以内。采用扩展卡尔曼滤波算法进行电池SOC估算时,引入变电流的思想提出改进扩展卡尔曼滤波算法应用于电池SOC估算。并在SIMULINK平台上搭建两种扩展卡尔曼滤波算法的模型,结果表明改进扩展卡尔曼滤波算法对两种锂电池估计SOC算法的精确度均有改进。最后基于SOC对功率状态(State Of Power,SOP)进行了简单估计。设计电池管理系统中的各个硬件模块、编写相应的软件程序、搭建实验平台测试平台。测试平台采集的电压、电流、温度等数据精度。对写入硬件的SOC进行实验验证,结果均满足GB/T 38661-2020《电动汽车用电池管理系统技术条件》中对于纯电汽车电池管理系统要求。

基于功能安全的乘用汽车动力电池管理系统的设计与开发

这是一篇关于电池管理系统,开发流程,功能安全,建模分析,测试验证的论文, 主要内容为2019年12月3日发布的《新能源汽车产业发展规划(2021-2035)》(征求意见稿)中提出,到2025年新能源汽车新车销量占比达25%左右,到2035年国内公共领域用车将实现全面电动化。近年来新能源汽车在政策的指导下得到了大力的推进,电动化、智能化、网联化、共享化的发展对BMS的集成度需求越来越高,高复杂度随之带来的安全问题也越来越多。而目前市场上对电池管理系统设计开发水平参差不齐且无统一的设计标准,为此共同推进一套安全可靠的开发设计流程尤为重要。本文基于某车企电池管理系统开发项目,依据ISO 26262《道路功能安全标准》设计开发了一款安全可靠的电池管理系统并在实车中得以验证。由于高压上下电管理模块与绝缘检测模块是BMS里涉及逻辑较为复杂且功能安全较高的两个模块,故选取这两个模块进行开发设计具有极强的代表性。设计流程首先从危害分析与风险评估得到安全目标及ASIL等级,进而确定功能安全需求及技术安全需求、定义系统架构,再将技术需求分配到硬件和软件,最后进行软硬件设计及验证。通过验证表明该设计满足功能安全要求、功能安全可靠,可以为电池管理系统的开发提供借鉴意义。主要完成了以下工作:(1)完成基于功能安全对BMS的开发流程设计。通过对国际标准ISO 26262功能安全的研究,将功能安全理念应用到电池管理系统开发中,制作一套基于功能安全的电池管理系统设计开发流程,为目前市场各大BMS供应商及车企在设计流程上及参考标准参差不齐的局面提供实质性的参考。(2)完成典型功能模块基于功能安全开发的需求分析。基于功能安全开发设计流程以高压上下电管理模块与绝缘检测模块进行需求分析。基于相关项定义对BMS完成HARA分析,再依据HARA分析导出相关功能安全概念的设计方案与技术安全需求规范,并设计BMS软件架构方案。(3)完成电池管理系统应用层软件策略设计及建模工作。首先将相关软件技术需求制作成相应策略流程图,然后通过MATLAB/Simulink/Stateflow软件环境中建立相应的软件模型,最后模型生成代码经底层编译后通过Boot刷写到主控制板中进行软件调试与验证。(4)建立模块化应用层仿真模型及实车验证。完成BMS相关仿真模块的搭建及单元测试的验证,完成基于主板、上位机集成测试验证,完成台架及实车测试验证,最终实现量产需求。