基于FPGA和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、當(dāng)今社會(huì)的發(fā)展與人類和食物的流動(dòng)密切相關(guān)，電動(dòng)汽車以其優(yōu)于內(nèi)燃機(jī)汽車的高效、低排放特性在可持續(xù)流動(dòng)中具有重要的作用。從1935年到1960年的二十五年時(shí)間內(nèi)，電動(dòng)汽車的進(jìn)一步發(fā)展因能量?jī)?chǔ)存的問題受到阻滯。隨著全球能源的逐步減少及日益加劇的環(huán)境污染，電動(dòng)汽車行業(yè)在近年來呈現(xiàn)出一片繁榮景象。電動(dòng)汽車大規(guī)模的發(fā)展需要首先解決電池充電時(shí)間和使用壽命的問題。因此，電池管理系統(tǒng)（BMS，Battery Management System），作為電動(dòng)

2、汽車的重要組成部分，對(duì)動(dòng)力電池發(fā)揮最優(yōu)性能及電動(dòng)汽車行業(yè)的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。
　　本文以提高電池系統(tǒng)的安全性和準(zhǔn)確性為目標(biāo)，在現(xiàn)有各種電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)方案的基礎(chǔ)上，提出了一種基于現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（FPGA， Field－Programmable Gate Array)的電池管理系統(tǒng)方案，分別對(duì)其硬件和軟件方面進(jìn)行了設(shè)計(jì)。采用分布式的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，對(duì)整個(gè)電池包分組進(jìn)行管理。本文設(shè)計(jì)的 BMS由兩部分組成：一是主控制單元，二是子

3、控制單元。采用兩種通訊協(xié)議，外部協(xié)議實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)外部的數(shù)據(jù)傳輸，系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)及信息交換和控制通過內(nèi)部協(xié)議實(shí)現(xiàn)。
　　在硬件設(shè)計(jì)過程中，主控單元（CPU）主要應(yīng)用FPGA進(jìn)行相關(guān)配置電路及電源電路等的設(shè)計(jì)；硬件設(shè)計(jì)的外圍電路主要完成對(duì)電池單體電壓電流采集、總體電壓電流采集以及溫度測(cè)量。在軟件設(shè)計(jì)過程中，選用移植實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC/OS-II作為軟件平臺(tái)，整個(gè)系統(tǒng)程序?qū)哟蔚膭澐忠勒罩骺貑卧妥涌貑卧M(jìn)行，并按照優(yōu)先級(jí)劃分系統(tǒng)程序，然后分別

4、對(duì)每個(gè)程序任務(wù)進(jìn)行線性程序設(shè)計(jì)，最終實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能。
　　在研究鋰電池動(dòng)態(tài)性能的基礎(chǔ)上，通過大量數(shù)據(jù)仿真和實(shí)際數(shù)據(jù)測(cè)量及修正，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電動(dòng)汽車鋰電池?cái)?shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)通信、均衡管理和自動(dòng)保護(hù)等功能。采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的電池電壓、電流及電池狀態(tài)進(jìn)行建模，建立電壓、電流與電池荷電狀態(tài)(SOC, State of Charge)和電池健康狀態(tài)（SOH, State of Health）的輸入-輸出關(guān)系模型。依據(jù)建立的輸入-輸出模型可