（电机与电器专业论文）车载蓄电池组管理系统的研究.pdf

上海交通大 学硕 士 论文 r e s e a r c ho ni n t e l l i g e n tb a t t e r y 剐【a n a g e m e n t a b s t r a c t 2 b a t t e r yi sm o r ea n dm o r ew i d e l yu s e da sak i n do fc l e a ne n e r g y s o u r c e s t h eg a l v a n i cb a t t e r ya r ec o m m o n l yu s e di ne l e c t r i ca u t o m o b i l e 、 e l e c t r i cb i c y c l e 、t h em a g n e t i cl e v i t a t i o nt r a i na n dt h es h i pd r i v e & p o w e rs y s t e m 。h o w t oi m p r o v et h el i f et i m e 、c h a r g e d i s c h a r g ea b i l i t y & r e l i a b i l i t yo ft h eb a t t e r ya n dm e e tw i t ht h es y s t e ma r eu r g e n tp r o b l e m s f o rt e c h n i c i a n & e x p e at os o l v e t h ei n t e l l i g e n tb a t t e r ym a n a g e m e n t s y s t e mw ea r es t u d y i n gc a ns o l v es u c hp r o b l e m sa sh o wt om a n a g et h e b a t t e r y ，i m p r o v i n gi t sl i f et i m e ，e l i m i n a t i n ga d v e r s ee f f e c to ft h eo u t s i d e w o r l d 、s t u d y i n gr e a s o n a b l ec h a r g i n ga l g o r i t h m sa n dd e v e l o p i n gm o d e l p r o d u c t sb a s e do n t h er e s e a r c h t h i sa r t i c l em a i n l yi n 订o d u c e st h ec h a r g i n g d i s c h a r g i n gt h e o r yo f b a t t e r ya n dt h ed e v e l o p m e n to fh a r d w a r e & s o f t w a r eo fi b m sb a s e do n h e a v yc u r r e n tc h a r g i n gt h e o r y t h ec o r ec p uo fs y s t e m i sd s p t m s 3 2 0 l f 2 4 0 7 a c p l dm 4 a 3 2 5 6 1 6 0i sa l s oi n c l u d e dh e r e t h e o t h e rc o m p o n e n t so fi b m sa r el c d 、k e y , 2 4 c 6 4 ，p c f 8 5 6 3 te t c a tf i r s t ，t h eo p e r a t i o n a lp r i n c i p l eo fm h - n ib a t t e r y , c h a r g i n gt h e o r y a n da l g o r i t h m sa n dt h er e q u e s to fb m sa r ei n t r o d u c e d t h e nt h ed e t a i l h a r d w a r es y s t e mi sd e s c r i b e ds t e pb ys t e pa tl e n g t h f i n a l l y , t h es o f t w a r e d e v e l o p m e n t a n ds y s t e mp a r a m e t e ra r ep r o v i d e d k e y w o r d s ：m h nib a t t e r y 、ib m s 、d s p 、ip m 、c p l d 上海交通大学 学位论文原创性声明 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， 本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。 对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式 标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：易垃 日期；年嗍夕日 上海交通大学 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位 论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密囱，在三年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密口。 ( 请在以上方框内打“”) 躲移扯一名锄祝l 日期：弘够年；月1 7 日 日期秽9 6 多年1 月f 箩日 上海交通 大 学 硕 士论 文 6 第一章绪论 随着环保问题的日益严重以及蓄电池技术的发展，各种型号的蓄电池如锂电 池、镍氢电池、镍镉电池等作为清洁、环保的绿色能源得到了越来越广泛的应用。 人们对蓄电池的研究和应用越来越重视，各种直流电源广泛使用于电力系统、电 信系统和需要不问断供电的地方。电动自行车、电动摩托车、电动汽车、磁悬浮 列车等等都大量使用各种蓄电池。人们必须面对的问题是如何提高蓄电池的使用 寿命，减少其体积，监测其运行状态，减少对环境的污染等系列问题。其中最迫 切和关键的问题是如何监测和管理蓄电池，本文的主要研究课题就是对车载蓄电 池进行智能管理，寻找最合适的管理策略，选择最合适的蓄电池组，并采取相应 的措施，尽量延长蓄电池组的使用寿命并满足列车运行的需求。 1 1 蓄电池组的发展及现状 电池有一次电池和二次电池之分。 所谓一次电池，即是在放电后，不能用充电方法使之复原的电池，这类电池 不能再充电的原因或是电池反应本身不可逆，或是条件限制使可逆反应难以进 行。当电解液消耗完电池中的锌或铜电极以后，化学反应将停止，电池也不能再 使用了。 二次电池是可以用充电方法使它复原并能反复使用的电池。其特点是电池内 部能够进行可逆的化学反应，这种可逆化学反应就是可以反复地进行充电和放电 的过程，使得电池能够进行充电和放电，以达到反复使用的目的。如果将许多电 池串、并联在一起，就可以形成储能蓄电池。我们的主要研究对象是二次电池。 1 1 1铅蓄电池 目前应用得最为广泛的蓄电池，其优点是价格低、使用可靠、原材料来源丰 富及铅回收率可高达9 8 等，缺点是比能量和比功率低、循环使用寿命时间不 够长、快速充电能力较差等。包括水平铅酸电池、双极性密封铅酸电池、卷式电 极铅酸电池等。世界上最先进的铅酸电池由瑞典o p l i m a 公司生产的傲铁马牌电 池采用电池单元螺旋卷绕技术，内阻极低，仅2 8 m q ，大电流放电性能好。5 6 a h 电池比能量为3 6 w h k g ，8 0 d o d 时达4 0 0 次循环，i 0 0 d o d 为3 5 0 次循环。可 快速充电，最高可以3 0 0 a 充电，1 0 0 放电状态下，不到1 h 可充足电，电池自 放电极小，放置2 5 0 d ，容量下降 p r gp a g e0 p r gp a g e0 p r gp a g e0 p r gp a g e0 p r gp a g e0 e x r a mp a g e1 e x 融蜥p a g e1 e x r a mp a g e1 d a r a mb 1 ：i c d a r a mb 2 水 s a r a m木 e x a r a m 木 ) 为了防止系统在运行中出现意外，程序非法运行，我们对中断服务程序作了 相应的处理，保证无论出现何种意外，系统程序能够及时复位。在正常复位时， 程序能够从程序起始地址开始运行。 用汇编程序代码编写的中断处理程序如下： g lo b a l c in t o ，_ m a in ，_ p h a n t o m ，一is r n m i 肛中断向量表如下，程序起始地址为o x 0 0 ：水 s e c t ”v e c t o r s ” r e s e tbci n t o ：0 0 i n t lb p h a n t o m ：0 2 i n t 2b p h a n t o m ：0 4 i n t 3b p h a n t o m ：0 6 i n t 4b p h a n t o m ：0 8 i n t 5b p h a n t o m ：o a i n t 6bm a i n ：o c i o ne i n t rb b p h a n t o m ：o e h u n g i ob p h a n t o m ：1 0 h u n g l 2 b p h a n t o m ：1 2 h u n g l 4b p h a n t o m：1 4 h u n g l 6b p h a n t o m：1 6 h u n g l 8b p h a n t o m：1 8 h u n g l ab p h a n t o m ：1 a h u n g l cb p h a n t o m ：l c h u n g l eb p h a n t o m：1 e h u n g 2 0b p h a n t o m：2 0 t r a pb p h a n t o m：2 2 n i lbi s r n m i ：2 4 e n d 上 海交 通 大学硕 士 论文 7 5 6 1 2 电池电量、温度检测的实现 智能蓄电池管理系统算法控制基于电池电压和温度的测量，在单体电池引入 监控板以后，在某一时刻只能测量一路电压，通过继电器开合的控制和多路集成 模拟开关阵列可以顺序选通各节单体电池，经信号调理电路隔离和保护处理以后 送至c p u 的a d 采样通道转换成数字信号。以下问题必须在编程时注意： 系统测量范围为o 2 5 v ，超出此范围的信号必须另外采取信号调理措 施，当c p u 测量到的电压值一直保持在2 5 v 左右，说明系统保护电路已经工作 了，必须检查硬件电路；a d 转换时数字量与模拟量的换算关系如下式所示： u 洒= 型量堡型塑塑圭墨x 2 5 v ，= = 一 1 0 2 4 由于继电器在闭合瞬间有抖动，同时多路模拟开关传输过程中有信号延时 产生，故在测量输入模拟信号软件设计时必须考虑这一点，以防止干扰信号产生， 造成错误的测量结果，我们在测量时采取了相应的如下措施： 在继电器闭合前后留有l o m s 以上的延时，保证消除线圈抖动及信号延时； 夺进行多次测量平均，对发现异常的信号重复进行5 次测量以免出现测量错误， 将意外情况尽可能地排除。 系统检测程序可以测量2 2 组蓄电池电压( 数组c e l l 的前2 2 个参数) 、6 组 温度参数( 第2 3 一- - 2 8 个参数) 、系统母线电压、蓄电池端总电压，充电电流、放 电电流( 第2 9 3 2 个参数) ，并进行相应的后续处理，其程序检测流程图见图6 2 。 上海 交通大学硕士 论文 7 6 图6 2 电压、温度检测流程图 f ig u r e6 2t h eb l o c kd ia g r a mo fv o lt a g e t e m p e r a t u r e 6 1 3 键盘输入和液晶菜单显示 键盘输入和液晶菜单显示程序是人机交互模块的软件实现，这部分的实时性 要求不高，我们将它放在主循环里面。系统共有六个输入键：启动键、停止键、 向上键、向下键、编程键、复位键。其中前五个键的输入有相应软件对应，复位 键是一个硬件复位电路部分，不涉及软件设计。每个按键的检测都加了防抖措施， 以防误判断。 我们选用的液晶是清华蓬远2 4 0 1 2 8 点阵型的，可以显示汉字、字符、图 形等，至少可以显示1 2 0 个汉字字符。设计菜单时我们采用了分类显示和屏幕翻 页相结合的形式。系统复位后，液晶显示的是初始画面和系统时间设定画面，系 统运行后根据运行工况自动运行显示不同的内容，也可通过键盘人工干预其运 行。每隔1 5 分钟系统自动检测一次蓄电池工作状况，并将相应的参数显示出来， 显示的参数有：单体电池电压、系统母线电压、蓄电池组总端电压、充电电流、 上 海交通大学硕士 论文 7 7 放电电流、电池内阻、电池剩余容量、电池温度、环境温度、系统工作状况，当 前时间。如果系统检测到蓄电池有问题，就会将蓄电池故障类型、故障电池具体 位置显示出来直至故障得到解决才会消失。同时将故障详细情况记录下来以便分 析比较。为了节省程序空间，液晶显示所需的大量汉字字模直接从串行e 2 p r o m 中读取。 液晶的软件设置主要是对液晶的控制线和数据线的时序进行正确读写。由于 通用板上已经硬件实现了液晶控制时序调整，所以快速的d s p 和慢速的液晶之 间时序的配合不需要用户来考虑，只需对三个d s p 的i o 空间地址进行访问即可： 1 d s p 的i o 空间地址0 x 6 8 0 0 用来控制液晶的f g 信号，写0 x 6 8 0 0 的d o 位就可以控制f g 的输出，并且f g 信号带锁存输出。注意只有d o 位控 制f g 的输出，高位数据无意义。 2 d s p 的i o 空间地址0 x 7 0 0 0 、0 x 7 8 0 0 映射了液晶的数据线和c d 信号， 其中读写0 x 7 0 0 0 就是读写液晶的数据，读0 x 7 8 0 0 就是读液晶状态，写 0 x 7 8 0 0 就是写液晶命令。注意只有低8 位数据有意义，高位无意义。 六个按键平时上拉至高电平，有按键时变为低电平。通过读d s p 的i o 空间 地址0 x 0 8 0 0 来读取键盘状态，其中低6 位数据与6 个键盘一一对应，高位数据 无意义。如最低位d o 反映了键盘中的启动键状态，d o 为1 时启动键未按，为o 时按下了启动键。 液晶与键盘占用d s p 的i o 地址空间如下表所示。 设备信号地址 数据位备注 量f g6 8 0 0 hd 0 写 液晶数据7 0 0 0 hd o d 7 读写 命令状态 7 8 0 0 hd 0 d 7 读写 启动键 d o 上升键 d 1 键盘 编程键 0 8 0 0 h d 2读 下降键d 3 步进键 d 4 停止键 d 5 液晶字模编程地址说明如下，用户可以根据需要随时修改汉字数据，系统最 多可以存储2 5 6 个汉字： c g r a m l0 对应的汉字字模为( 串行2 4 c 6 4 中对应地址为0 x 0 4 0 0 0 x 0 8 0 0 ) ： ( 8 0 ) 口欢迎使用磁悬浮 ( a 0 ) 列车载电源管理系 ( c 0 ) 统上海交通大学二 ( e 0 ) 零零二年九月结果 c g r a m 20 对应的汉字字模为( 串行2 4 c 6 4 中对应地址为0 x 0 8 0 0 0 x 0 c 0 0 ) ： ( 8 0 ) 口系统初始化中请 ( a o ) 等待现在开始检测 ( c 0 ) 蓄电池工作状态欢 ( e 0 ) 迎使用磁悬浮列车 c g r a m 3 ( ) 对应的汉字字模为( 串行2 4 c 6 4 中对应地址为0 x 0 c 0 0 0 x 1 0 0 0 ) ： 上 海交 通大 学硕 士 论 文 7 8 ( 8 0 ) 口工作一切正常系 ( a o ) 统时间设定年月日 ( c o ) 分秒ol234 5 ( e o ) 678 9 uit r c g r a m 40 对应的汉字字模为( 串行2 4 c 6 4 中对应地址为o x l 0 0 0 o x l 4 0 0 ) ： ( 8 0 ) 口母线电压池组总 ( a o ) 端充流放内阻温度 ( c o ) v 系统aq 正在以 ( e o ) 下有故障请检查 6 1 4 数据存储及系统计时 由于数据数据存储及系统计时均采用e 2 p r o m 芯片，该部分的软件编程主要 是1 2 c 总线上时序的实现。 1 2 c 总线用两条线( s d a 和s c l ) 在芯片和模块间传递信息。s d a 为串行数据 线，s c l 为串行时钟线，两条线用一个上拉电阻与正电源相连，其数据只有在总 线不忙才可传送。系统配置如图6 3 所示：其中产生信号的设备是传送器，接 收信号的设备是接收器，控制信号的设备是主设备，受控制信号的设备是从设备。 s q s c l 11 一一 l l|lll | t r ：| m 粉a s t e r ，il 黼ll 黼s t a v e 州艄llt 燃r ， 图6 31 2 c 总线系统配置图 f is u r e6 。3t h es y s t e = c o n f i g u r a t i o nd i a g r a mo f1 2 c 1 起动( s t a r t ) 和停止( s t o p ) 条件 总线不忙时，数据线和时钟线保持高电平。数据线在下降沿而时钟线为高电 平时为起动 条件( s ) ，数据线在下降沿而时钟线为高电平时为停止条件( p ) ，见图6 4 ： 起动条件 停止条件 f 一一1 s 队一小l 二二二l 门一s 。a s c l 扑厂一_ 厂甘一s c l 图6 - - 41 2 c 总线的起动和停止条件 f i g u r e6 4t h es t a r t i n ga n ds t o p i n gc o n d i t i o no f1 2 cb u s 2 位传送 每一个时钟脉冲传送一个数据位，s d a 线上的数据在时钟脉冲高电平时应保 持稳定，否则s d a 线上的数据将成为上面提及的控制信号，见图6 - - 5 。 上海 交 通 大 学 硕 士 论文 7 9 s d a s c l 一4 二二昨二二二 m l 厂一、一 l 幽悟触lc 蛔疗g el l s t a b l e 1o f d a t ai l d a t a 螂甜 l 硼口晰dl 图6 51 2 c 总线上的位传送 f i g u r e6 5t h eb i tt r a n s f e ro f1 2 cb u s 3 标志位 在起动条件和终止条件之间传送器传送给接收器的数据数量没有限制。每个 8 位字节后加一个标志位，传送器产生高电平的标志位，这时主设备产生一个附 加标志时钟脉冲。 从接收器必须在接收到每一个字节后产生一个标志位，主接收器也必须在接 收从传送器传送的每个字节后产生标志位。在标志位时钟脉冲出现时，s d a 线应 保持低电平。传送器应在从设备接收最后一个字节时变为低电平，使接收器产生 标志位，这时主设备可产生停止条件，如图6 6 所示。 d a t a0 u t p l r r b yt r a n s m i t t e r 8 c lf r o e m r - 1 人凡一厂飞飞飞 l sl f 氯i诎。1 0 删c p 呐u l s e e 删f o r 图6 61 2 c 总线上的标志位 f i g u r e6 - 6t h en a gb i to f1 2 cb u s 4 1 2 c 总线协议 1 2 c 总线传递数据前，接收的设备应先标明地址，在总线起动后，这个地址 与第一个传送字节一起被传送，其接收模式如图6 - - 7 所示：。 从机应答位 从机应答位 从机应答位 l s i 毒岭脚幛| o | a ll ll lllii i lli i v r 0a d d r e s sl aid a 了aap iiilliiillil 图6 7 r 主传送器到从接收器( 写模式) f ig u r e6 。7f r o mt h em a i ns e n d e rt os l a v er e c e i v e r 上海 交通大学硕 士 论文8 0 6 1 4 1 掉电保持存储模块 系统中常常需要有些数据需要掉电保持，如初始化的参数、液晶的字库等。 我们的掉电保持存储模块包括两个芯片：s p i 接e l 的x 2 5 6 5 0 芯片和1 2 c 接口的 2 4 c 6 4 芯片。 x 2 5 6 5 0 芯片在板上主要目的是前述的s p i 启动加载功能。然而如果没有用 到s p i 启动加载功能，x 2 5 6 5 0 同样可以用于掉电保持的存储模块。 2 4 c 6 4 是1 2 c 接口的e 2 p r o m ，其存储容量为6 4 k 位( 8 k 字) ，控制地址a 2 a 1 a 0 为“1 0 0 ”，1 2 c 总线的时钟线为s c k ，占用d s p 的i o 地址空间的0 x 2 8 0 0 的d o 位，数据线s d a 为d s p 的管脚i o p c 5 。 6 1 4 2 外部计时模块 虽然d s p 片内有计数器模块，但很多应用都需要片内计数器资源。而且， 片内计数器容易受d s p 断电影响，不能实现长时间的不间断计时。为了节省片 内资源、实现长期不间断计时，我们使用了时钟芯片p c f 8 5 6 3 t 和板上电池的方 案。时钟芯片的功耗极低，它的供电采用了系统主电源和备用电池双供电方案。 平时由系统主电源供电，电池处于充电状态。系统主电源断电时，电池给时钟芯 片供电，保证了计时的连续性。由于电池只给p c f 8 5 6 3 t 供电，系统其他部分不 消耗电池的电能。所以一个电池就可以保证时钟芯片使用达1 0 年之久。 p c f 8 5 6 3 t 外加3 2 7 6 8 h z 的晶振，用于计时的时钟源，其中断t i m e ri n t 输出接p l d ，与系统扩展的外部中断源i n r u p t 、i n t e r r u p t 复用d s p 的c a p 5 中断。 这三个外部中断的区分是通过读d s p 的i o 空间地址0 x 2 0 0 0 得到的。软件读i o 空间地址0 x 2 0 0 0 时的低三位分别对应p 2 口中断信号i n t e r r u p t ( d o 位) 、p 7 口中 断信号i n r u p t ( d l 位) 、时钟芯片中断信号t i m e ri n t ( d 2 位) 。 p c f 8 5 6 3 t 是一个1 2 c 接口的芯片，1 2 c 总线的时钟线为s c k ，占用d s p 的i o 地址空间的0 x 2 8 0 0 的d o 位，数据线s d a 为d s p 的管脚i o p c 5 。 上海交通大学硕士论文8 1 c p u 初始化 i 送1 2 c 总线起始位 读写控制命令 上 从机地址 从机字地址 数据传送及应答位接收h 送终止位，停止传送 一嗣 其它数据处理 图6 81 2 c 总线程序结构流程图 f i g u r e6 - 8 t h es t r u c t u r eb l o c kd i a g r a mo f1 2 cb u s 2 4 c 6 4 和p c f 8 5 6 3 t 的程序流程框图如图6 - - 8 所示，其区别在于读写的地址 不同，时序完全相同。 6 2c c 2 0 0 0 环境下的程序调试 新建一个工程并对该工程进行调试的简单布骤如下： 1 创建一个新的工程 2 将文件添加到工程中去 3 编译连接和调试程序 c c 2 0 0 0 集成仿真环境支持硬件在线调试，在调试过程中可以看到在线观测寄存 器和状态位的变化。在c p u 寄存器中，用户可观察到在仿真过程中累加器、乘 积寄存器、状态寄存器、p c 指针、数据页指针d p 、全局中断屏蔽寄存器、全局 中断标志寄存器以及8 个辅助寄存器的单元值变化情况。当用户对具体某一外设 进行操作，希望能观察到与该外设有关寄存器随仿真运行而变化的情况时，可输 入该外设所处的地址范围，系统将打开该数据存储空间，用户可以很方便地观测 到结果。在调试时，可以对数据存储器空间中的某些单元进行，以满足调试的需 要。调试环境中还有很多有用的功能，比如可以计算整个程序运行的时间等。 上 海交 通 大学硕 士 论文8 2 6 3 控制器算法的固化程序 首先将c m o s 里的并口模式改为e p p 。 然后运行烧录软件附带的s d c o n f i g e x e ，这个文件在 i n s t a l l d i r p r 9 2 x x s d c o n f i g 下。运行后出现配置界面，选中3 7 8 项，将3 7 8 项下的e m u 子项里的n a m eo fh a r d w a r e 改为x d s 5 1 0 p p ，e m u l a t o rp o r t 改为e p p ， 其余不变，存盘退出即可。 最后运行工n s t a l l d i r p r 9 2 x x l f 2 4 0 7 里的烧录程序。步骤为 l 、时钟配置，修改1 f 2 4 0 7 i n c l u d e 里的v a r h 文件，使之与板上晶振一 致： 2 、重新编译，运行i f 2 4 0 7 b u ii d a l l b a t ； 3 、测试j t a g 连接，运行i f 2 4 0 7 b t e s t b a t ： 4 、清除，运行l f 2 4 0 7 c l r _ a l l b a t ： 5 、擦除，运行l f 2 4 0 7 e r _ a l l b a t ： 6 、编程。首先将b p 3 2 k b a t 复制改名为自己的编程文件，然后将里面的 l 3 2 k n o u t 改成自己的输出文件( 若不与b a t 文件同目录，需要全路径) ，其余 不要做改动。随后运行编辑过的编程文件。 以上步骤已经成功，将来可能可以将4 、5 两步的全删除批处理文件改成部分 删除批处理文件。另外以上编程算法都是把2 4 0 7 a 作为2 4 0 7 来处理的，将来必 须采用2 4 0 7 a 本身的加密编程算法，以保证系统程序的安全可靠。 上 海交 通 大学硕 士 论文8 3 第七章结论 为了提高蓄电池组使用寿命及可靠性，本论文成功地研制出智能蓄电池组管 理系统的模型机系统，能够实现系统所要求的功能并进行算法研究，为研制出满 足磁浮列车等电动车辆车载电源的蓄电池组管理装置打下基础。该系统具有技术 先进，功能强大、性能指标高、可靠性好等优点；可执行不同的充放电先进算法， 以验证它们的实际效果，并可以进行相应的荷电状态指示。 经过实验检测，系统很好地完成了电池电量检测和算法验证作用，具有以下 主要特点： l 、实时性好、系统响应快、具有很强的人机交互能力。 以t m s 3 2 0 l f 2 4 0 7 ad s p 芯片为控制器的系统能够满足复杂算法和大量数据检 测的实时处理，并提供了丰富的数据显示和人机交互功能，使电池s o c 状态能及 时准确地反应出来，能够实时处理各种外界中断任务。 2 、电路简单，可靠性高，抗干扰能力强。 系统采用了继电器及光藕隔离等措施进行强弱电隔离、防止干扰串入，在系 统设计和p c b 板制版时采用了多种e m c 措施，功率转换器件采用了智能功率模块 i p m ，接口电路采用了c p l d ，简化了系统的电路设计，减少了系统元件，提高了系 统的抗干扰性能。 3 、操作简单，扩展性能好、有数据存储和计时功能。 系统具有键盘输入和液晶输出，使用户能够很方便地控制检测算法的执行和 查看控制效果和电池组参数。预留c a n 通讯接口有利于以后的系统扩展和与控制 系统的互联，2 4 c 6 4 能够断电保存重要数据，p c f 8 5 6 3 t 提供系统时钟。 4 、功能强大、适合作为充放电算法研究平台。 由于系统采集进来的电池信息量足够多，运算速度足够快，可以充分对各种 算法如固定终止电压法、放电曲线斜率法、容量累积法、电压容量梯度法、温 度判断法、电池内阻变化法等进行研究，并综合运用上述方法用于判定蓄电池组 的充放电状态，使电池的荷电s o c 状态得到最真实的反应，延长蓄电池的使用寿 命。 本文研制的系统在实验室工作环境下已能正常运行，但尚需经过现场试验， 并在实际应用中得到进一步的完善。 上 海交通大学 硕 士 论文8 4 参考文献 i 谭浩强c 程序设计北京：清华大学出版社， 1 9 9 1 2 2 谭弗娃、金如麟，大功率电子学和电机控制，上海：上海交通大学出版社， 1 9 9 9 8 3 刘和平、严利平、张学锋、卓清锋，t m s 3 2 0 l f 2 4 0 x d s p 结构、原理及应用 北京：北京航空航天大学出版社 2 0 0 2 1 4 ( t m s 3 2 0 c 2 x x 高速数字信号处理器原理与应用， 北京闻亭科技发展有限责任公司 5 刘英娴、周海旗，数字系统逻辑设计，北京：科学出版社1 9 9 6 6 2 0 0 2s i g n a la c q u i s i t o na n dc o n d i t i o n i n gf o ri n d u s t r i a la p p l i c a t i o n s s e m i n a r t e x a si n s t r u m e n t s 7 曹林根，数字逻辑，上海：上海交通大学出版社，1 9 9 9 1 0 8 薛宏熙、边计年、苏明，数字系统设计自动化，北京：清华大学出版社1 9 9 5 i 0 9 张立、赵永健，现代电力电子技术，北京：科学出版社，1 9 9 2 9 1 0 曾繁泰、侯亚宁、崔元明，可编程逻辑器件应用导论，北京：清华大学出 版社，2 0 0 1 4 1 1 姜学东，大容量蓄电池组充放电设备的研究电力电子技术1 9 9 9 年第2 期 1 2 徐安李永善，磁悬浮技术在德国的发展城市轨道交通研究2 0 0 1 年 1 3 刘少克，德国磁悬浮列车t r 0 7 推进和制动系统机车电传动2 0 0 0n o 3 1 4 s h i g e ok a g a 山梨磁悬浮试验线直线电机牵引性能结构设计2 0 0 0 6 王荣，南开大学新能源材料化学研究所，d 型删n i 电池过放电机理的研究 南开大学学报2 0 0 2 3 1 5 吴伯荣，北京有色金属研究总院，电动车用一n i 动力电池 电源技术2 0 0 0 2 1 6 韩晓东，清华大学汽车安全与节能国家重点实验室， 判断电动车电池放电终止状态的新标准测试与分析2 0 0 2 。4 1 7 费万民，浙江大学电力电子国家专业实验室， 蓄电池管理系统及其实现电力自动化设备2 0 0 2 年第8 期 1 8 李立伟，大连理工大学电气系， 蓄电池在线监测系统的设计与实现电工技术杂志2 0 0 2 年第1 1 期 1 9 毕道治，天津电源研究所，电动车电池的开发现状及展望电池工业 上 海交 通 大学硕 士 论文8 5 2 0 0 0 年4 月 2 0 胡信国，哈尔滨工业大学应用化学系，国外电动车电池的发展近况 电池2 0 0 1 年6 月 2 1 朱元、韩晓东、田光宇等，清华大学，电动汽车动力电池s o c 预测技术研 究，电源技术2 0 0 0 6 2 2 电动车用电池的开发进展电机技术1 9 9 9 年3 月 2 3 电动车用电池的发展现状，电机电器技术2 0 0 0 年第5 期 2 4 洪华杰、龙志强、刘少克等，国防科技大学，基于p l c 的磁悬浮列车信号 监测系统研究，电子技术应用2 0 0 1 年第8 期 2 5 陈清泉、詹宣巨等，电动车蓄电池资料，( 2 1 世纪的绿色交通工具一电动车 2 6 常宝林，华北工学院，电压跟随充电系统分析与设计 电力电子技术2 0 0 1 2 2 7 王荣、阎杰等，南开大学，d 型m h n i 电池放电机理的研究 南开大学学报( 自然科学) 2 0 0 2 3 2 8 张俊英，天津和平海湾电源集团有限公司，电动汽车用m h n i 电池研制 电源技术2 0 0 2 4 2 9 ( c o n t r o lm e t h o do fl i n e a rg e n e r a t o rf o rm a g l e vv e h i c l e 3 0 s u nf e n g c h u n ，( e x p e r i m e n ts t u d yo nt h ee n d i n gc r i t e r i ao fc h a r g e a n dd i s c h a r g eo fn i c k e l 。h y d r i d eb a t t e r y j o u r n a lo fb e i j i n gi n s t i t u e o ft e c h n o l o g y ，2 0 0 2 ，v 0 1 11 ，n o 1 3 1 s u nf e n g c h u n ，b a t t e r ym a n a g e m e n ts y s t e mw i t hs t a t eo fc h a r g e i n d i c a t o rf o re l e c t r i cv e h i c l e s j o u r n a lo fb e i j i n gi n s t i t u eo f t e c h n o l o g y1 9 9 8 ，v 0 1 7 3 2 t m s 3 2 0 l f l c 2 4 0 x ad s pc o n t r o lle r sr e f e r e n c eg uid e r ，s y s t e ma n d p e r i p h e r a l s ，t e x a si n s t r u m e n t s ，2 0 0 1 1 2 3 3 t m s 3 2 0 l f 2 4 0 7 ad s pc o n t r o l l e r s ，t e x a si n s t r u m e n t s ，2 0 0 1 11 3 4 t m s 3 2 0 f c 2 4 0d s pc o n t r o ll e r sr e f e r e n c eg u id e p e r i p h e r a ll i b r a r y a n ds p e c i f i cd e v i c e s ，t e x a si n s t r u m e n t s ，1 9 9 9 6 3 5 t m s 3 2 0 f c 2 4 0d s pc o n t r o l l e r sr e f e r e n c eg u i d e c p ua n di n s t r u c t i o n s e t ，t e x a si n s t r u m e n t s ，1 9 9 9 6 3 6 t m s 3 2 0 f 2 4 0d s pc o n t r o l l e r se v a l u a t i o nm o d u l et e c h n i c a lr e f e r e n c e ， t e x a si n s t r u m e n t s ，1 9 9 9 6 上海 交通大学硕 士 论文8 6 3 7 d c sa p p l i c a t i o n sg r o u p ( h o u s t o n ) ，t m s 3 2 0 f 2 4 0s e r i a lb o o tl o a d e r ， t e x a si n s t r u m e n t s ，1 9 9 9 8 3 8 t m s 3 2 0 f 2 0 x f 2 4 xd s p e m b e d e df l a s hm e m o r yt e c h i n i c a lr e f e r e n c e ，t e x a s i n s t r u m e n t s ，1 9 9 8 9 3 9 k a r e nb a l d w i n ，r o s e m a r i ep i e d r a g e n e r a t i n ge f f i c i e n tc o d e w i t h t m s 3 2 0d s p s ：s t y l eg u i d e l i n e s ，t e x a s i n s t r u m e n t s ，1 9 9 7 4 0 3 r dg e n e r a t i o ni g b ta n di n t e l l i g e n tp o w e rm o d u l e sa p p l i c a t i o n m a n u a l ，m i t s u b i s h ie l e c t r i c ，1 9 9 9 5 4 1 s b e j e r k e ，d i g i t a ls i g n a lp r o c e s s i n gs o l u t i o n sf o rm o t o rc o n t r o l u s i n gt h et m s 3 2 0 f 2 4 0d s p c o n t r o l l e r ，e s i e ep a r i s ，s e p t e m b e r1 9 9 6 4 2 b a t t e r ym a n a g e m e n ts y s t e m s ( b m s ) f o ri n c r e a s i n gb a t t e r y l i f e t i m e ，p r o f jt lr