船用动力电池组在线监测系统设计开题报告

 2020-02-10 11:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

船舶的动力电池的运行状态,受外部环境影响的因素众多。设计动力电池组在线检测系统,实时监控电池的运行数据,能大大提高电池的智能化管理,获得电池管理最大的安全效益和经济效益。对船舶运行工作有着重大的意义。

国外电池管理系统的发展状况

国外很早就围绕电动汽车的动力电池展开了研究,在电池管理方面形成了相应的理论体系,并进行了大量的实践工作,开发出了种类繁多的电动汽车动力电池充放电管理系统。

在电动汽车电池管理系统研究领域,美国处于世界领先地位。美国维拉诺瓦大学(university of villanova)
与美国 nanocorp 公司(nanocorp inc .)合作,利用模糊逻辑算法来预测电池的荷电状态(soc)。美国
toxed 大学率先在世界上提出了 bms 系统。许多美国的公司已经制造出比较成熟的电池管理系统,例如,通用汽车公司生产的电动汽车evi 就采用本公司的独有的电池管理系统,smart guard 管理系统是由
aerovironment 公司开发的新一代用于电动汽车的智能电池管理系统,美国新能源汽车动力系统巨头
ac propulsion 公司研制出了性能更高的 bat opt 系统。通用汽车公司的电动汽车 evi 将 26组铅酸电池串联起来,在电路中加入相应的传感器,完成了每组动力电池的实时电压与电路中的电流采集,从而达到防止对蓄电池进行过度放电以及不规范充电的目的。aerovironment 公司的电池管理系统采集动力电池当前的温度以及电压状况,当发生过度充电时自动断开充电回路,同时该系统还可以记录每个电池的各项性能指标,以供维修人员查阅。
bat opt
系统包括执行采集以及控制功能的控制模块以及负责采集各项参
数的传感器模块,主控制模块向各个采集模块发出指令,传感器模块将电池的工作状态
通过专用的通信总线反馈到主控制器,主控制器根据这些信息计算最优的控制策略

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2. 研究的基本内容与方案

基本内容及目标:本研究设计了一种动力电池在线监测装置的硬件部分。采用增强型 51 单片stc12c5a60s2设计了一款动力电池在线监测终端,能够实现与电池管理系统的通信,数据存储,转发等功能。

技术方案及措施:在线监测终端模块有两种工作模式,一种是通过 can 总线接口与bms 相连,通过数据解析获得 bms 相关的电池数据。由于具有而电池监测系统需要在较强的电磁干扰的电动车上进行工作,因此对系统的可靠性提出了较高的要求。而 can 总线具有良好的抗电磁干扰能力,综合考虑各种
因素后,选用 can 协议作为通信总线协议。

can 总线最初的设计理念就是为了解决汽车的控制及测设之间的信息传递而产生
的,这种设计大大的提高的信息传递的准确性及快速性,而且具有很强抗干扰能力,后
在许多其他工业控制场合也多有应用。具体来讲,can 总线具有如下特点:
(1)结构简单,通 can_h 和 can_l 差分信号通信,具有良好的检错和容错能力;

(2)通信方式灵活。每个节点通过设定屏蔽码和校验码对报文帧 id 进行屏蔽,从而实现使多主结构;

(3)通过对 can 报文的帧 id 进行合理分配,可以对报文设置优先级,以满足不同级别的信息处理进行高效处理;

(4)can 标准帧采用短帧格式,每帧字节数最多 8 个,可满足通常工业控制领域中对控制命令、工作状态及测试数据的要求,同时也确保实时性。

(5)采用crc 校验并通过错误帧来检错和纠错,具有良好的可靠性;另一种模式是通过 i/o 口直接采集动力电池组数据,由于直接通过单片机 i/o 口控制,速度快、可靠性较好。在线监测终端采集到数据后,按照通讯规约,将数据发送到gprs 模块中,gprs 模块再将其发送到互联网,在线监测系统软件通过互联网接收数据,同时对数据进行处理、显示、计算和存储等。由于数据采用无线传输方式,因而可以实现动力电池组的远程实时监测。




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3. 研究计划与安排

2019.01.10~2019.02.28 资料收集 2019.03.01~2019.03.9 提交开题报告

2019.03.10~2019.04.30 完成毕业设计论文规定的内容,提交阶段性报告

2019.05.01~2019.05.31 撰写毕业设计论文

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] chiang, yi ‐ hsien, sean, wu ‐ yang, huang, chih ‐ yung, et al. adaptive
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electric vehicles[j]. environmental progress amp; sustainable energy,2017,36(6).

[2] song c, shao y, song s, et al. insulation resistance monitoring algorithm for
battery pack in electric vehicle based on extended kalman filtering[j]. energies,
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[3]freescale semiconductor.xtrinsic battery sensor with lin for 12v lead-acid batteries[eb/ol].
[2014-03],

[4]徐锦超. 电动汽车动力电池实时在线监测系统及soc估计[d].广东工业大学,2014.

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