电动游艇动力电池组在线监控系统设计与实现-电路与系统专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 Dissertation Submitted to Hangzhou Dianzi University For the Degree of Master Design and implementation of electric yachts battery line monitoring system Candidate: Qi Zhu Supervisor: Prof. Gao Mingyu November, 2014 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，均已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： 日期： 年 月 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。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。（必威体育官网网址论文在解密后遵守此规定） 论文作者签名： 日期： 年 月 日 指导教师签名： 日期： 年 月 日 杭州电 杭州电子科技大学硕士学位论文 摘 要 游艇是继汽车之后又一个高端娱乐消费产品，作为娱乐工具目前在欧美等发达国家极为 盛行，随着中国经济快速发展，人们对高端娱乐消费的需求也不断增加，在不久的将来中国 游艇产业也将会赶上发达国家成为旅游产业的重要组成部分，同时也会成为个人消费品组成 之一。出于对节约能源和保护环境的角度考虑，纯电动游艇必定会成为未来游艇的主要部分。 电池管理系统作为电动设备的三大要素之一，它的发展将对电动游艇的推广起着决定性作用。 电池管理系统主要功能是对电池组的剩余容量 SOC 进行估计、充放电管理、电池均衡、意外 防护处理等。本文以铅酸电池动力电池作为研究对象，采用基于改进的电池模型的卡尔曼滤 波算法对其进行 SOC 估算，同时采用分布式结构，利用 CAN 通信使各个模块协同工作。 本文首先介绍了课题研究背景、动力电池概况、电池管理系统的国内外发展现状和未来 发展趋势，然后分析了铅酸电池的内部结构和电化学反应原理，探讨了电池充放电特性，在 此基础上构建并改进了适合本系统的电池模型，利用常用的电池 SOC 估算方法，提出了基于 多段逼近复合模型的扩展卡尔曼滤波 SOC 估算方法，再结合常用的其他方法使 SOC 精度进 一步提高。之后针对于本系统分布式的特点，选择 CAN 总线作为本系统的通信方式，并且为 了使模块之间通信的可靠性提高，模块之间通信更加灵活，提出了在线监测机制、ID 配对机 制和重发缓存机制。 然后根据项目任务设计了一个电池管理系统。该系统主要由充电模块、电池均衡及电压 温度采集模块、电流检测模块和显示主控模块组成，共同完成充放电管理、电池均衡控制、 电压温度采集、电流检测、SOC 估算、异常防护报警等功能，使之成为真正意义上的电池管 理系统。 最后对本论文完成的电池管理系统分别从电池 SOC 估算、CAN 通信和电池充电均衡角 度进行了实验测试，由结果分析可知本文设计的电池管理系统基本达到了预期要求，有较高 的 SOC 估算精度，有一定的推广价值。 关键字：电动游艇，铅酸电池，卡尔曼滤波，电池管理系统（BMS） I ABSTRACT Except for car, yacht is another high-end entertainment and consumer product. Yacht, as an entertainment tool, is currently very popular in Europe and other developed countries. With China’s rapid economic development, the demand for high-end entertainment consumption is increasing. In the near future, China will catch up with the pace of developed countries and the yacht industry will also becom