汽車啟動電源管理系統(tǒng)開題報告

1、畢業(yè)設(shè)計開題報告學(xué) 生 姓 名：學(xué) 號：學(xué) 院：專 業(yè)：設(shè)計題目：指導(dǎo)教師: 20年 月 日開題報告填寫要求1開題報告作為畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會對學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師審查后生效；2開題報告內(nèi)容必須用按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)及時交給指導(dǎo)教師簽署意見；3文中應(yīng)用參考文獻(xiàn)處應(yīng)標(biāo)出文獻(xiàn)序號，文后“參考文獻(xiàn)”的書寫，應(yīng)按照國標(biāo)GB 771487文后參考文獻(xiàn)著錄規(guī)則的要求書寫，不能有隨意性；4學(xué)生的“學(xué)號”要寫全號（如0201140102,為

2、10位數(shù)），不能只寫最后2位或1位數(shù)字；5. 有關(guān)年月日等日期的填寫，應(yīng)當(dāng)按照國標(biāo)GB/T 740894數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫。如“2004年3月15日”或“2004-03-15”；6. 指導(dǎo)教師意見用黑墨水筆工整書寫，不得隨便涂改或潦草書寫。畢 業(yè) 設(shè) 計 開 題 報 告1選題依據(jù)：目前,汽車工業(yè)飛速發(fā)展,多電或全電汽車已經(jīng)成為一種發(fā)展趨勢,汽車電源管理系統(tǒng)性能的好壞對汽車性能的優(yōu)劣有著舉足輕重的作用,汽車電源管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)對汽車電源系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控和保護(hù),并將供電系統(tǒng)的工作狀態(tài)信息和汽車電源管理系統(tǒng)本身的工作狀態(tài)信息傳送給車載計算機(jī)1。由電源

3、管理系統(tǒng)的功能可以對電源管理系統(tǒng)的輸入信號、輸出信號和通信信號等進(jìn)行分類.電源管理系統(tǒng)輸入信號主要分為蓄電池電源電壓、地面電源電壓、蓄電池接通信號、發(fā)動機(jī)啟動信號、地面電源接通信號、蓄電池過熱信號、電壓調(diào)整器電壓、電壓調(diào)整器接通信號、主總線電流、總線電流、低壓用電負(fù)載接觸器接通信號和高壓用電負(fù)載接觸器接通信號2。電源管理系統(tǒng)的輸出信號主要分為電壓總線接觸器控制信號、地面電源接觸器控制信號、直流電源告警燈控制信號、蓄電池過熱告警燈控制信號、CAN總線通信、電壓調(diào)整器電流、低壓用電負(fù)載接觸器控制信號和高壓用電負(fù)載接觸器控制信號3。蓄電池剩余容量的預(yù)測同樣不可缺少。這個剩余容量除了讓使用者了解還有多

4、少的電量可以使用，避免電池因過度放電而縮短電池壽命之外，還可以提供信息給充電器，使其選擇正確的充電方式，用最快而且安全的方法將電池回復(fù)到充飽的狀態(tài)，并且不會因過度充電而破壞電池4。蓄電池的適時更換是一直困擾人們的重要課題，因為蓄電池的壽命受到工作環(huán)境、充放電特性等諸多因素的影響，往往并不能達(dá)到供應(yīng)商所號稱的循環(huán)壽命值。太早更換會造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，太晚又會影響到系統(tǒng)工作的可靠性。如果能準(zhǔn)確了解到蓄電池的壽命狀態(tài)，無疑能得到經(jīng)濟(jì)性和可靠性的最佳折中5,6。在現(xiàn)今這個以工業(yè)為主的社會中，鉛酸蓄電池的應(yīng)用越來越廣泛了，如今交通工具大都裝有蓄電池，諸如各式各樣的飛機(jī)、船用、火車和汽車等，還有通信行業(yè)的

5、后備電源，金融行業(yè)的后備電源等等7。這些場合都是要求蓄電池的運行絕對可靠，這樣就對蓄電的檢測和維護(hù)提出了很高的要求。如果這些領(lǐng)域在蓄電池方面出現(xiàn)了故障，沒有及時發(fā)現(xiàn)和解除，那么造成的嚴(yán)重后果是無法估量的，因此蓄電池檢測儀表對蓄電池的正常運行，提高蓄電池的使用壽命，減少應(yīng)用領(lǐng)域事故發(fā)生，降低財產(chǎn)損失有著重要的意義，應(yīng)用前景廣闊8,9。美國哥倫比亞的一個著名的預(yù)測中心BATELL機(jī)構(gòu)提出了今后20年最具發(fā)展前景的三項技術(shù)：(1)信息技術(shù)；(2)化學(xué)電源；(3)生物技術(shù)。從中可以看出化學(xué)電源處于第二位，極具廣闊的發(fā)展前景10,11。其中，鉛酸蓄電池是目前世界上廣泛使用的一種化學(xué)電源，也是最早被廣泛使

6、用的二次電池。進(jìn)入20世紀(jì)90年代以后，由于大量新技術(shù)，新材料的涌現(xiàn)，再加上信息時代對蓄電池的挑戰(zhàn)，人們正力圖使鉛酸蓄電池取得新的突破。鉛酸電池與其它電池比較，鉛酸蓄電池因為具有較高的性能價格比，因而很有競爭優(yōu)勢。當(dāng)前,在國內(nèi)外電源管理系統(tǒng)的研究中,判斷電池荷電狀態(tài)采用的方案主要是安時法,在考慮電池溫、放電條件等因素后,進(jìn)行補(bǔ)償,來提高剩余容量的預(yù)測精度,還有的采用上述幾種方法相結(jié)合,互相取長補(bǔ)短,近年來采用模糊邏輯推理和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法較多12。下面介紹幾種能量管理系統(tǒng)及其所采用的剩余容量預(yù)測的方法。MorofKyana等人在論文中介紹的應(yīng)用于本田公司開發(fā)的電動車EVPlus上的電池剩余容量和

7、續(xù)駛里程顯示儀,采用公式如下:蓄電池剩余容量(Ah)等于額定容量一放電容量一自放電容量一溫度補(bǔ)償容量蓄電池荷電狀態(tài)(%)=100x剩余容量/額定容量一退化率(%)即綜合考慮了電池的自放電、溫度、電池老化的因素影響,從理論上來說,這套系統(tǒng)還比較理想,但需要對電池有較多的先驗知識,在適用不同廠家生產(chǎn)的蓄電池方面還很困難，計算的數(shù)據(jù)也非常多,像自放電容量溫度補(bǔ)償容量、退化率等需要大量的先驗知識,而且計算出來的結(jié)果的可信度也不高13。清華大學(xué)研制的電動自行車智能控制器,用PHILIPS的8xC752微處理器作主控單元,電池荷電狀態(tài)的判斷采用開路電壓法、負(fù)載電壓法、安時法三種方法相結(jié)合,在放電前用開路電

8、壓法判斷剩余容量,在放電開始后的幾分鐘內(nèi)用負(fù)載電壓法校正結(jié)果,在電池放電后期用安時法來預(yù)測剩余容量。日本chugoku Eletricco.Inc技術(shù)研究中心開發(fā)的鎳氫電池狀態(tài)指示器,是結(jié)合安時法和內(nèi)阻法來估計剩余容量的"韓國Samsung Advanced Institudeo Tdcnologyeore Researeheenter automotive EleetroniesLab開發(fā)的soe指示器,采用的是Pukert方程結(jié)合安時法"香港大學(xué)nept.Electrical Eleetrieal Engineering研制的智能電池管理系統(tǒng),與韓國人的方法相比,考慮了

9、溫度和老化的因素JinehunPeng.hobinehen,RussEberhart在論文中介紹了用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法來預(yù)測剩余容量,網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為四輸入單輸出的三層前饋網(wǎng)絡(luò),四個輸入量分別為電流、放電容量(Ah)、溫度、電壓，該方法雖然考慮了較多的因素,但網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單,需要的訓(xùn)練數(shù)據(jù)較多,學(xué)習(xí)過程較復(fù)雜14,15。參考文獻(xiàn)1辛喆，葛元月，薄偉，等基于單片機(jī)的純電動汽車電池管理系統(tǒng)設(shè)計J農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2014（12）：163-1702王琪，孫玉坤一種混合動力汽車復(fù)合電源能量管理系統(tǒng)控制策略與優(yōu)化設(shè)計方法研究J中國電機(jī)工程學(xué)報，2014（z1）：195-2033許烈，張奇，李永東，等混合電動汽車功率變換

10、器的研究J電機(jī)與控制學(xué)報，2014，18（1）：98-1044劉一欣，郭力，李霞林，等基于實時數(shù)字仿真的微電網(wǎng)數(shù)?；旌戏抡鎸嶒炂脚_J電工技術(shù)學(xué)報，2014（2）：82-925李博礦用車載型鋰離子電源管理系統(tǒng)設(shè)計J金屬礦山，2014（5）：134-1376湛文韜，孫靖國，解文濤，等機(jī)載核心處理平臺電源管理系統(tǒng)J電光與控制，2014（11）：70-747許建明養(yǎng)路車車載監(jiān)測系統(tǒng)中UPS電源管理系統(tǒng)設(shè)計J電源技術(shù)，2014，38（7）：1343-13468何永學(xué)，鄭敏信，陳仕俊，等基于STM32電池管理系統(tǒng)的SOC估算方法研究J電力電子技術(shù)，2014，48（4）：27-309唐磊，周興，劉嬌綠色筆記

11、本電腦電源管理系統(tǒng)設(shè)計J電源技術(shù)，2013，37（3）：443-44410陳東勤汽車電源系統(tǒng)及其技術(shù)發(fā)展趨勢J電子與封裝，2008，4（6）：35-3711饒運濤，鄒繼軍，鄭勇蕓現(xiàn)場總線CAN原理與應(yīng)用技術(shù)M北京：北京航空航天大學(xué)出版社，200312唐致遠(yuǎn)，劉春燕，徐國祥鋰離子電池的產(chǎn)品現(xiàn)狀及其發(fā)展前景J河北化工，2001（1）：6713劉璐，王紅蕾，劉志剛鋰離子電池的工作原理及其主要材料J科技信息，2009（23）：454 ，48514LI J, ZHAO L. A novel synchronous BUCK topology for battery chargerJ. PEEA 2011

12、, 2011, 23(0): 684 - 689.15TSANG K M, CHAN W L. Current sensorless quick charger for lithium-ion batteriesJ. Journalofpowersources, 2011, 52(3): 1159-1593 . 畢 業(yè) 設(shè) 計 開 題 報 告設(shè)計方案：電池剩余電量計算，對于單節(jié)鉛酸蓄電池來說，它的電動勢是一個定值，是由它本身的制造工藝和特性確定的。當(dāng)電池開路時，電池的端電壓等于它的電動勢；當(dāng)外接負(fù)載后，流過它的電流大小取決于負(fù)載大小，但是電池的端電壓值隨電流增大會略微減小，這是因為電池有內(nèi)阻的

13、緣故，所以電池可以用理想電壓源和內(nèi)阻的串聯(lián)組合來代表，因此我們可以通過檢蓄電池的電壓來間接知道它的電量。鉛酸蓄電池檢測系統(tǒng)是能夠?qū)崟r在線檢測蓄電池的端電壓。鉛酸蓄電池檢測系統(tǒng)由三個大部分組成：檢測模塊，用以測量單個蓄電池的端電壓；顯示模塊，用于實時顯示測得的電壓數(shù)據(jù)。通信模塊，將單片機(jī)與計算機(jī)連接，將測得的數(shù)據(jù)傳到電腦當(dāng)中顯示。測量模塊主要是電壓測量，測量鉛酸蓄電池的端電壓，并通過ADC0809進(jìn)行電壓的模數(shù)轉(zhuǎn)換。LCD顯示模塊，可以把測量模塊測量出來的數(shù)據(jù)直接顯示出來，方便進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)和管理。通信模塊，用MAX232接口將單片機(jī)與計算機(jī)連接，將測得的電壓值上傳到計算機(jī)中顯示。硬件部分原理框圖

14、為了方便安裝調(diào)試和維護(hù)，因此要求檢測系統(tǒng)的體積相對比較小，結(jié)構(gòu)比較簡單，如圖1.1所示，電池的電壓檢測參數(shù)被檢測后再經(jīng)過A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入到主控制器，由主控制器進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理之后送到LCD顯示電路進(jìn)行電壓數(shù)據(jù)的實時數(shù)據(jù)顯示，通訊電路連接單片機(jī)與PC機(jī)，實現(xiàn)它們之間的數(shù)據(jù)通訊。留出的數(shù)據(jù)輸出端口用于連接單片機(jī)和設(shè)計當(dāng)中所用到的其他功能器件。圖1.1主機(jī)流程數(shù)據(jù)采集流程圖，如圖1.2所示蓄電池作為被控對象經(jīng)檢測元件采集后將物理量傳給傳感器，由傳感器通過信號處理將物理信號轉(zhuǎn)換為電信號傳給A/D轉(zhuǎn)換器，再有A/D轉(zhuǎn)換器將模擬的電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后直接送到單片機(jī)。因此我們可以看出在電壓數(shù)據(jù)采集的過

15、程中經(jīng)過的兩次信號的轉(zhuǎn)變，用到了兩種轉(zhuǎn)換器件，傳感器和A/D轉(zhuǎn)換器。圖1.2數(shù)據(jù)采集流程軟件部分流程圖首先在設(shè)計系統(tǒng)軟件部分前，我們要明確的了解我們設(shè)計的系統(tǒng)主要要完成的功能，本文所設(shè)計的系統(tǒng)屬于電壓單路檢測系統(tǒng)，單片機(jī)作為主控制器通過調(diào)用子程序，并在單片機(jī)內(nèi)做相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理共同完成蓄電池智能檢測的任務(wù)。主程序調(diào)用了3個子程序，分別是電壓測量程序、單片機(jī)與PC機(jī)串口通訊程序、顯示程序。電壓測量程序：實現(xiàn)接收傳感器傳來的模擬電壓信號，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字信號送單片機(jī)中。顯示程序：向LCD的液晶顯示送數(shù)，控制系統(tǒng)的顯示部分。串口通訊程序：實現(xiàn)PC機(jī)與單片機(jī)通訊，將電壓數(shù)據(jù)傳送給PC機(jī)。程序首先初始化然后進(jìn)入各個分程序進(jìn)行檢測，最后返回程序。系統(tǒng)總流程圖如圖1.3所示。圖1.3 系統(tǒng)總流程圖主程序參考程序為：ORG 0000HLJMP MAIN ;跳轉(zhuǎn)到主程序ORG 0013H ;外部中斷1入口地址LJMP INT1 ;調(diào)轉(zhuǎn)到外部中斷1ORG 0023H ;串口中斷入口地址LJMP SINT ;跳轉(zhuǎn)到串口中斷ORG 0030H ;采集