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武汉大学珞珈学院本科毕业论文
application system requirements. Software anti jamming technology is also needed. Hardware and software ingenious combination is the way to improve the reliability of embedded systems.
This paper provides CAN bus communication reliability analysis and battery management system design based on hybrid power driving Bus EQ6110 test platform and CAN bus design for the BMS. Author also studies of various factors which impact system reliability. A CAN bus information scheduling model and Synchronous and asynchronous conception has been presented in the text. Different types of messages can be transmitted separately. Finally author presents the priority promoting scheduling algorithm. Living test confirm that the improved battery management system can be safely and reliably operated as we intended. The algorithm not only can improve the system performance of real-time communication and bandwidth utilization, also to a certain extent to avoid the appearance of the message deadlock. Finally, the author of this topic summarized the research work in the project and pointed out that further research on the subject of the future direction.
Keywords: battery management system CAN bus information model scheduling algorithm
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目 录
第1章 绪论............................................................1
1.1 课题研究的背景.....................................................1 1.2 电池管理系统及其通信网络技术发展现状...............................2 1.2.1 国外的发展状况.................................................2 1.2.2 国内的发展状况.................................................3 1.3 CAN 总线在电池管理系统应用中的优势与存在的问题.....................4 1.3.1 汽车网络环境采用CAN总线通信的优势.............................4 1.3.2 CAN总线运用在电池管理系统通信节点上中存在的问题................5
第2章 电池管理系统设计方案..........................................6
2.1 电池管理器工作原理.................................................6 2.2 智能管理模块设计思路...............................................8 2.2.1 CAN 总线通信模块...............................................8 2.2.2 充放电保护模块.................................................9 2.3 电池管理系统的通信节点网络模型.....................................9 2.3.1 电池管理系统的拓扑结构.........................................9
2.3.2 电池控制模块中的消息系统......................................10 2.4 本章小结..........................................................11
第3章 CAN总线技术分析..............................................12
3.1 CAN总线网络协议分析...............................................12
3.1.1 CAN总线的特点.................................................12 3.1.2 CAN总线的分层结构 ............................................12 3.1.3 CAN总线多址接入/冲突避免(CSMA/CA)机制.........................13
3.1.4 CAN总线的报文传输.............................................14 3.2 CAN总线调度算法研究...............................................19 3.2.1 固定优先级调度算法............................................19 3.2.2 固定优先级调度算法中的消息分类................................20 3.2.3 固定优先级调度算法的优先级分配................................21 3.3 CAN 总线的错误检测与处理机制......................................21 3.3.1 总线中的错误类型..............................................21 3.3.2 故障界定......................................................22 3.4 本章小节..........................................................23
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第4章 系统硬件设计.................................................. 24
4.1数字信号处理器的选择.............................................. 24 4.2 DSP外围电路的设计................................................ 25 4.2.1 DSP电源及复位电路设计........................................ 25 4.2.3 DSP仿真器及JTAG接口........................................ 26 4.3
采集电路.....................................................26
4.3.1电压采集...................................................26 4.3.2 电流采集......................................................27 4.3.3 温度采集......................................................28 4.4 A/D转换电路的设计.................................................29 4.5 本章小结..........................................................31
第5章 电池管理系统的软件设计......................................33
5.1软件设计概述...................................................... 33 5.2主程序设计及相关子程序设计.....................................33 5.2.1主程序设计.................................................33 5.2.2模数转换子程序.............................................34 5.2.3电池判断子程序............................................. 35 5.3 中断服务程序......................................................36 5.4 软件抗于扰设计....................................................37 5.5 本章小结..........................................................38
第6章 电池管理系统的实验设计......................................39
6.1实验目的......................................................39 6.2 实验平台..........................................................39 6.3 电池信息检测试验..................................................40 6.4 CAN通信显示..................................................43 6.5 实验结果..........................................................44 6.6 本章小结..........................................................44
结论...................................................................45 参考文献.............................................................. 46 致谢...................................................................47
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第1章 绪论
1.1 课题研究的背景
能源消耗在汽车中的比例占主要工业国家能源消耗的两层以上[1]，由于现代社会的能源危机使人们认识到传统的内燃机需要利用新的能源辅助，混合动力汽车是汽车工业将要面临的一场深刻的革命[2]。由于蓄电池在使用过程中无气体排
放无污染，有助于解决当前汽车造成的环境问题，于是世界上各个主要汽车制造商都纷纷加紧了大功率动力蓄电池的研究工作[3]，意在开发出性能优越的动力系统，来提高产品的竞争力。作为一项新兴的技术，从20世纪90年代初期开始，混合动力交通工具的研发就得到了美、日以及西欧等许多发达国家的高度重视，到目前为止已经获得了很多的丰硕成果与专利技术，许多大型的汽车制造企业已经打出了自己的品牌[4]。综上所述，混合动力电动汽车的产业化发展是必然的。
我国是个缺乏能源、环境污染严重的国家。发展混合动力电动汽车将为我国的能源和污染问题、提高民族汽车工业的竞争力起到重要的作用。我国在混合动力电动汽车的研发上，己经取得了较好的成绩。并且为了实施能源发展战略，国家电网公司拟采取各种有效措施，促进新能源汽车的健康发展。在将来，我国的新能源电动汽车会逐渐走向商品化及应用阶段，必将成为中国汽车的发展方向。
动力蓄电池是混合动力电动汽车((HEV , Hybrid Electric Vehicle)的动力来源之一，它的性能的好坏直接决定了整车的质量[5]。其主要性能指标包括能量密度、功率密度与使用寿命等[6]。动力蓄电池之性能不能达到实际的需求目标，是阻碍其技术发展的重要原因之一[7]。要使各种动力电池能与传统的燃油动力系统相抗衡，首先应当解决的问题是开发出能量密度大、功率密度大、使用寿命长的高效蓄电池[8]。就当前的车用动力电池来说，怎样建立对电池有利的高效充电模型、准确估测电池的荷电状态、防止过充过放以保证电池组的一致性和使用寿命；怎样对电池实现在线的检测维护和故障信息保存；以保证动力蓄电池组的可靠运行，若要解决上述问题，只开发出一款性能可靠、能精准测量系统参数、通信精确迅速的电池管理系统(Battery Management System)来加以管理[9]。
电动汽车电池管理系统是电动汽车中一个越来越重要的关键部分，是一个处于监控运行及保护电池关键技术中的核心部件，能给出剩余电量和功率强度预测、进行智能充电和电池诊断安全等功能集合的综合系统[10]。由于混合动力汽车采用内燃机系统和电动机系统两种动力系统并存，若要实现两种动力源的最佳配合，就得采用可靠的通信技术在汽车网络内传输消息与数据[11]，让它按照我们事先设想来主导动力控
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