DSP的鋰離子電池管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用 - 圖文-

1、文章編號(hào):1008-0562(2010010132-04一種基于DSP的鋰離子電池管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用張華輝,齊鉑金,鄭敏信,吳紅杰(北京航空航天大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院,北京100083摘要:設(shè)計(jì)了一種基于DSP的鋰離子電池管理系統(tǒng),以DSP為核心處理器,設(shè)計(jì)了采樣電路、通訊接口、控制接口等。能夠?qū)崿F(xiàn)單體電池電壓、總電壓、電流、溫度的檢測(cè),具有SOC估算、通訊、計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)等功能,該電池管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,使用方便,能夠很好的滿足實(shí)際使用的需要。關(guān)鍵詞:鋰離子電池;電池管理系統(tǒng);DSP中圖分類號(hào):TP212文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:ADevelopment and application of a manag

2、ement system based on DSPprocessor tor li-ion battery seriesZHANG Huahui,QI Bojin,ZHENG Minxin,WU HonIgJie(School of Mechanical Engineering and Automation,Beihang University(BUAA,Beijing100081,China Abstract-A management system based on DSP processor for Liion battery series has been developed in th

3、isstudy.The DSP processor is used as its kernel processor.Also,the sampling circuit,the communication Lntefface and the contr01interface are designed.The battery management system has the capabilities in detecting thevoltage of every battery in the series,the total voltage of the series,the current

4、flowing through the series and the temperature around the series,etc;predicting the battery seriesstate of charge(SOC;communicating with computer,and then PC detective and display.The system is simple in configuration and convenience in manipulation.The system operates well in practice and meets the

5、 requirements.Key words:Liion battery:battery management system;DSP0引言鋰離子電池是一種新型的二次電池,具有端電壓高、比能量大、充放電壽命長(zhǎng)、放電性能穩(wěn)定、自放電率低、無(wú)污染等特點(diǎn)【14】,已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外電池發(fā)展的主流。目前,鋰離子電池已經(jīng)廣泛應(yīng)用于手機(jī)、筆記本電腦等多種便攜式電子設(shè)備中,也有越來(lái)越多的電動(dòng)車和軍用設(shè)備采用鋰離子電池提供其驅(qū)動(dòng)能源【4】。在這些設(shè)備上,鋰離子一般多節(jié)電池串聯(lián)使用,而由于各單體電池在加工、使用過(guò)程中產(chǎn)生的不一致性【5剖,導(dǎo)致電池組的使用性能大大降低。因此,對(duì)鋰離子電池組外特性的監(jiān)測(cè)和SOC估測(cè)就成

6、了電池使用的重要保障?，F(xiàn)有的電池管理系統(tǒng),有使用電池管理專用芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)電池管理的f7。9】,但是專用芯片功能簡(jiǎn)單,一般不具有CAN 通訊和復(fù)雜運(yùn)算能力,有時(shí)不能滿足系統(tǒng)的需要。也有使用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)管理ll引,但是處理速度不能很好的滿足需要,而且結(jié)構(gòu)硬件相對(duì)復(fù)雜,在線調(diào)試修改困難等Il¨。本文針對(duì)一個(gè)7路的備用鋰離子動(dòng)力電池組(其連接方式如圖1,研究了電池的管理方案,分析了關(guān)鍵技術(shù)的難點(diǎn),在此基礎(chǔ)上,研制了一種基于TMS3201f2407的鋰離子電池管理系統(tǒng),該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)單體電池電壓、總電壓、電流、溫度的檢測(cè),具有SOC估算、通訊、計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)自動(dòng)存儲(chǔ)等功能,并且解決了電流檢測(cè)及在

7、線調(diào)試方面的問(wèn)題。窶雹雹雹窶雹h總正圖l鋰離子電池組連接方式Fig.1the LiIon Battery Series基金項(xiàng)目:高新技術(shù)研究發(fā)展規(guī)劃“863”項(xiàng)目電動(dòng)汽車鶯大專項(xiàng)車用動(dòng)力蓄電池組及其管理系統(tǒng)子項(xiàng)(2005AA501550作者簡(jiǎn)介:張華輝(1979-,女,浙江蘭溪人,博士研究生,主要研究方向?yàn)樾滦碗娫醇夹g(shù)及應(yīng)用,E-maih lunahhlII。本文編校:焦麗第1期張華輝,等:基于DSP的鋰離子電池管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用133 1系統(tǒng)總體方案串聯(lián)電池組是由7路單體電池串聯(lián)構(gòu)成,根據(jù)電池管理系統(tǒng)的技術(shù)和功能要求如下:(1采集7個(gè)單體電池電壓,精度為0.05V;(2電池組環(huán)境溫度檢測(cè),

8、精度要求:0.5;(3充放電檢測(cè)控制,電流檢測(cè)精度:0.01A:(4體積不超過(guò)130rnrnx120mmx20mm;(5系統(tǒng)響應(yīng)速度不超過(guò)ls:(6系統(tǒng)工作溫度范圍:-30+70;(7單體電壓過(guò)高(>4.25V、單體電壓過(guò)低(<3.0V、電池環(huán)境溫度過(guò)高(>55以及充電完畢時(shí),開(kāi)啟聲光報(bào)警信號(hào)。根據(jù)上述技術(shù)要求,作者設(shè)計(jì)了基于DSP的電池管理系統(tǒng),圖1是該電池管理系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案圖。DSP控制光耦固態(tài)繼電器陣列的開(kāi)通與閉合,從而選通對(duì)應(yīng)電池的電壓進(jìn)入濾波、運(yùn)放電路,進(jìn)而被DSP的AD采樣。采用DSl8820采集電池組溫度信號(hào),經(jīng)過(guò)濾波之后,由DSP讀取、處理。同時(shí)DSP還接

9、收來(lái)自充電機(jī)的放電電流信號(hào)。DSP接收電池組的電流、電壓、溫度信號(hào)之后,經(jīng)過(guò)軟件濾波,一方面將這些數(shù)據(jù)送至RS232接口通過(guò)專門(mén)的顯示界面顯示;另一方面,這些數(shù)據(jù)為估算電池組SOC提供依據(jù),也是故障判斷的依據(jù)。最后,DSP根據(jù)故障診斷結(jié)果控制充電和放電,并在電腦顯示界面上報(bào)警。7路電池組DSP處理系統(tǒng)電腦-_充電機(jī)圖2電池管理系統(tǒng)原理Fig.2a block diagram ofproposed BMS系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及其解決方案(1主控制電路設(shè)計(jì)TMS320LF2407作為主控芯片。它具有處理性能好、程序存儲(chǔ)容量大、A/D轉(zhuǎn)換速度快等特劇12】。且具有在線調(diào)試仿真功能,很好的適應(yīng)了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用調(diào)試的

10、要求。主控制電路包括內(nèi)核電路和外圍擴(kuò)展電路。內(nèi)核電路包括:時(shí)鐘電路,供電電源與復(fù)位電路,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路,實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路等。主控制模塊外圍擴(kuò)展電路主要包括:SCI接口模塊、單總線接口模塊、數(shù)字IO模塊、ADC輸入模塊等。其中數(shù)字Io接口的輸出主要用于(1電池采樣選通信號(hào),(2聲光報(bào)警信號(hào),(3強(qiáng)電控制信號(hào)。為避免線路串?dāng)_,對(duì)所有外圍擴(kuò)展接口均進(jìn)行了隔離。(2單體電池電壓采集電路設(shè)計(jì)了光耦繼電器分時(shí)導(dǎo)通采樣方案。由于單體電池串聯(lián)不共地,而且電池串聯(lián)起來(lái)電壓比較高,所以采用隔離電壓高、體積小的光耦繼電器,根據(jù)CPU的采樣指令,把每個(gè)單體電池的正負(fù)極分時(shí)連接在單體電壓采集總線上,再經(jīng)過(guò)線性隔離放大,

11、送到CPU 的AD采集單元?？刂乒怦罾^電器的選通邏輯信號(hào)通過(guò)DSP軟件控制,保證選通邏輯信號(hào)的可靠,使之不會(huì)誤導(dǎo)通。該方案在保證使用性能的基礎(chǔ)上,減小了系統(tǒng)體積和重量。(3溫度傳感方案的確定溫度傳感選用了半導(dǎo)體測(cè)溫傳感方式,該傳感器采用Dallas的1-Wire總線協(xié)議,把溫度轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)傳輸,而且總線上可以并聯(lián)多個(gè)溫度傳感器。根據(jù)既定的技術(shù)方案,進(jìn)行了采樣控制板的設(shè)計(jì)。該電路板主要由電池單體電壓信號(hào)采集電路、溫度采集電路、通訊接口電路和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊等組成。表1是該電路板的設(shè)計(jì)參數(shù)。表17路采樣控制板設(shè)計(jì)參數(shù)Tab.1design parameter of7circuits sampling

12、 control boud項(xiàng)目參數(shù)模塊工作電壓范圍/v工作溫度范圍/'C電路板尺寸/(mmxmm系統(tǒng)體積/(mm×mm*mm系統(tǒng)響應(yīng)速度/s檢測(cè)精度DC384085122x96122x96x20(4軟件方面,主要采用分時(shí)處理模式,由電池信號(hào)采集模塊,溫度采集子程序,電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)、判斷與報(bào)警子程序,電池狀態(tài)參數(shù)存儲(chǔ)子程序,t34遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版第29卷電池故障診斷子程序,電池SOC估測(cè)算法,抗干如圖3。擾濾波算法,串口通訊子程序等組成。其算法框圖廠、I開(kāi)始/七Tl計(jì)數(shù)器漬零,清除中斷標(biāo)志復(fù)位看門(mén)狗,開(kāi)總中斷,_,褂奇靜杖豁;“”。7I I l11r1r1r1r單

13、體電壓讀取溫度數(shù)據(jù)k黜款串口發(fā)送數(shù)據(jù)估算soc值分時(shí)選通軟件觸發(fā)讀取AD轉(zhuǎn)換值,計(jì)算總電壓,Ah法計(jì)算AD轉(zhuǎn)換奇異值濾波并進(jìn)行中值濾波電壓平均值SOC值.,.,讀取AD轉(zhuǎn)換值,l加權(quán)平均濾波l奇異值濾波I I蓍嘉器釜壽J并進(jìn)行中值濾波IT加權(quán)平均濾波故障診斷奇異值濾波發(fā)送和處理故障診斷結(jié)果加權(quán)平均濾波l I.*(中斷返回圖3電池管理系統(tǒng)軟件流程Fig.3flowchart for the proposed BMS algorithm2.2S00估計(jì)算法計(jì),對(duì)系統(tǒng)的輸入輸出隔離、屏蔽采取了有效的措SOC是動(dòng)力電池最重要的一個(gè)量,很多控制策略都和SOC相關(guān)。在研究鋰離子電子模型的基礎(chǔ)上,采用了考慮

14、電池電壓、電流、溫度和壽命等因素在內(nèi)的All計(jì)量法,再輔之以電池運(yùn)行動(dòng)態(tài)過(guò)程中的合理修正來(lái)評(píng)估,使SOC精度很好的滿足了實(shí)際需要。在對(duì)系統(tǒng)的電磁兼容性、抗干擾進(jìn)行了深入研究的基礎(chǔ)上,對(duì)系統(tǒng)的硬件部分進(jìn)行了精心的設(shè)施,同時(shí)采用軟件濾波抗干擾,使整套系統(tǒng)的抗干擾性得到了大大的提高。該系統(tǒng)配有與筆記本電腦的通訊接口。開(kāi)發(fā)了基于VB的電池監(jiān)測(cè)程序,在PC機(jī)上運(yùn)行,方便了開(kāi)發(fā)過(guò)程中的調(diào)試工作,在臺(tái)架實(shí)驗(yàn)或平時(shí)使用過(guò)程中,可以方便直觀的看到每一個(gè)電池的狀態(tài)。圖4是在臺(tái)架實(shí)驗(yàn)中電池監(jiān)測(cè)程序的使用界面。第1期張華輝,等:基于DSP的鋰離子電池管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用135圖4電池管理系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)時(shí)的監(jiān)測(cè)界面Fig.4

15、the detective interface ofthe BMS以上述研究成果為基礎(chǔ),完成了電池管理模塊的研制開(kāi)發(fā),并進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)。試驗(yàn)部分?jǐn)?shù)據(jù)如圖5,圖6。圖5是實(shí)際端電壓和檢測(cè)值的對(duì)比圖,圖6是電池組放電曲線圖。圖5電池單體實(shí)際端電壓和系統(tǒng)檢測(cè)值對(duì)比Fig.5comparative discharge curve between actual andsystem detective voltages29>苗27刪囊25愛(ài)御2321放電時(shí)間/h圖6電池組放電曲線Fig.6experimental discharge cHIve ofthe battery series 試驗(yàn)證明,該

16、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)鋰離子電池的充放電保護(hù),其對(duì)故障的響應(yīng)速度達(dá)到了20ms。3結(jié)論本文所研制的電池管理系統(tǒng),由于采用了數(shù)據(jù)處理專門(mén)芯片DSP而具有較高的數(shù)據(jù)處理速度,且在線調(diào)試可操作性強(qiáng),可對(duì)電池的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行檢測(cè),具有顯示界面和故障診斷功能,通過(guò)通訊線路,可以在筆記本電腦上的顯示界面可以清楚地顯示每一節(jié)電池的電壓值、電池箱中的溫度值、電池的SOC值及故障代碼等信息,在運(yùn)行過(guò)程中,如果發(fā)生過(guò)充、過(guò)放等故障,可以通過(guò)顯示界面清楚地看到,管理系統(tǒng)也會(huì)做出相應(yīng)的動(dòng)作,管理系統(tǒng)還具有數(shù)據(jù)自動(dòng)存儲(chǔ)功能,可以利用筆記本電腦存儲(chǔ)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),有利于在試驗(yàn)階段進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。目前,該系統(tǒng)已獲得應(yīng)用,運(yùn)行良好,可靠性、抗干

17、擾能力等都達(dá)到了較高的要求。參考文獻(xiàn):【1】張文保,伲生麟.化學(xué)電源導(dǎo)論D川.上海:上海交通大學(xué)出版社,1992【2】郭炳煜,李新海,楊松青.化學(xué)電源電池原理及制造技術(shù)M1.長(zhǎng)沙:中南大學(xué)出版社,2003.【31吳宇平,戴曉兵,馬軍旗,等.鋰離子電池一應(yīng)用與實(shí)踐iM.北京:化學(xué)工業(yè)出版社.2004.【4】陳清泉,孫逢春,祝嘉光.現(xiàn)代電動(dòng)汽車技術(shù)M.北京:北京理工大學(xué)出版社,2002.【5】胡廣俠.鋰離子電池充放電過(guò)程的研究D.上海:中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所,2002.【6】宮學(xué)庚.電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)的研究【1】.北京:北京航空航天大學(xué), 2005.【7】J.Chatzakis,K

18、.Kalaitzakis.Designing a New Generalized Battery Management System【J】.IEEET揪tiom Oil Industrial Electronics, 2003,50(5:990-999.f3】J.Alzieu,ECragnoi,S.Smimim.Development of an Onboard Charge and Discharge Management System for ElectricVehicle Bauefies田.Journal ofPower Sources,1995,53:327333.【9】李穎宏.電池

19、監(jiān)測(cè)芯片DS2438及其在電動(dòng)汽車能量管理系統(tǒng)中的應(yīng)用【J】.自動(dòng)化與儀器儀表。2002(1:3031.【lO】肖秀玲,王貴明,王金燦.基于DS2438芯片的電動(dòng)車蓄電池在線監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)川.制造業(yè)自動(dòng)化,2002,24(11:17-20.【ll】張菊秀,全書(shū)海,劉倩.基-于CAN總線的蓄電池SOC動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng)【J】.微計(jì)算機(jī)信息,2006,22(14:116-117.【12】劉和平.TMS320LF240x DSP C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)應(yīng)用【M】_E京:北京航空航 天大學(xué)出版社,2005. 一種基于DSP的鋰離子電池管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用作者:張華輝, 齊鉑金, 鄭敏信, 吳紅杰, ZHANG Huahu

20、i, QI Bojin, ZHENG Minxin, WU Hongjie作者單位:北京航空航天大學(xué),機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院,北京,100083刊名: 遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版英文刊名:JOURNAL OF LIAONING TECHNICAL UNIVERSITY(NATURAL SCIENCE EDITION年,卷(期:2010,29(1被引用次數(shù):0次參考文獻(xiàn)(12條1.張文保.伲生麟化學(xué)電源導(dǎo)論 19922.郭炳焜.李新海.楊松青化學(xué)電源-電池原理及制造技術(shù) 20033.吳宇平.戴曉兵.馬軍旗鋰離子電池-應(yīng)用與實(shí)踐 20044.陳清泉.孫逢春.祝嘉光現(xiàn)代電動(dòng)汽車技術(shù) 20025.

21、胡廣俠鋰離子電池充放電過(guò)程的研究 20026.宮學(xué)庚電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)的研究 20057.J.Chatzakis.K.Kalaitzakis Designing a New Generalized Battery Management System 2003(58.J.Alzieu.P.Gagnol.S Smimite Development of an On-board Charge and Discharge Management System for Electric-Vehicle Batteries 19959.李穎宏電池監(jiān)測(cè)芯片DS2438及其在電動(dòng)車能量管理系統(tǒng)中的應(yīng)用期刊論文

22、-自動(dòng)化與儀器儀表 2002(110.肖秀玲.王貴明.王金燦基于DS2438芯片的電動(dòng)車蓄電池在線監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)期刊論文-制造業(yè)自動(dòng)化 2002(1111.張菊秀.全書(shū)海.劉倩基于CAN 總線的蓄電池SOC 動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng) 2006(1412.劉和平TMS320LF240x DSP C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)應(yīng)用 2005相似文獻(xiàn)(10條汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展促進(jìn)了世界經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,給人們提供了便利,但同時(shí)也帶來(lái)了能源問(wèn)題和環(huán)境問(wèn)題,目前國(guó)內(nèi)外研究開(kāi)發(fā)了以鉛酸電池、鎘-鎳電池、鎳-氫電池和鋰離子電池為主的電動(dòng)汽車動(dòng)力電池,這可以在一定程度上緩解并最終解決這兩大問(wèn)題.為了優(yōu)化電池組的使用狀況,延長(zhǎng)電池組的使用壽命,迫

23、切需要一種能夠?qū)崟r(shí)反映電池剩余電量、快速找出故障電池、提高整組電池壽命的設(shè)備,即電池管理系統(tǒng).電動(dòng)汽車的電池管理系統(tǒng)擔(dān)負(fù)著測(cè)量、預(yù)警、估算、通訊、均衡這五部分功能.出于能源和環(huán)境的考慮,電動(dòng)汽車在各國(guó)政府和汽車制造商的共同推動(dòng)下取得了快速的發(fā)展。純電動(dòng)汽車因能真正的實(shí)現(xiàn)“零排放”而成為電動(dòng)汽車的重要發(fā)展方向之一。鋰離子電池以其能量密度大、電壓平臺(tái)高等優(yōu)良的性能成為純電動(dòng)汽車的理想動(dòng)力源。然而,鋰離子電池的抗濫用能力較差。鋰離子電池,特別是成組鋰離子電池的的安全性和長(zhǎng)壽命成為鋰離子電池使用管理中急需解決的問(wèn)題。針對(duì)目前鋰電池管理中存在的問(wèn)題,本論文以北京奧運(yùn)用純電動(dòng)大巴為應(yīng)用背景,對(duì)純電動(dòng)汽車用

24、鋰電池管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)進(jìn)行了研究。論文首先研究了鋰離子電池的基本工作原理,從鋰離子電池內(nèi)部機(jī)理的角度分析了影響鋰離子電池性能利用和安全性的幾個(gè)方面因素,并對(duì)電池的一些特性進(jìn)行了測(cè)試。在此基礎(chǔ)上,圍繞鋰離子電池安全和有效利用的目標(biāo),從車用鋰電池的使用環(huán)節(jié)和工作環(huán)境進(jìn)行分析,提出了鋰電池SOC估算、熱管理、電池組的絕緣檢測(cè)和鋰電池組的充電模式等四個(gè)方面的管理策略。最后,設(shè)計(jì)了鋰電池管理系統(tǒng)的硬件電路,并將電池使用的管理策略提煉成軟件算法嵌入到電池管理系統(tǒng)中應(yīng)用。奧運(yùn)會(huì)期間,共計(jì)有50輛裝有這套電池管理系統(tǒng)的純電動(dòng)大巴投入到電動(dòng)公交運(yùn)營(yíng),并實(shí)現(xiàn)了“零故障”穩(wěn)定運(yùn)行。3.期刊論文蔡振標(biāo).王新安.CAI

25、Zhen-biao.WANG Xin-an基于雙- ADC的智能型鋰離子電池管理系統(tǒng)-微電子學(xué)2007,37(5由于鋰離子電池的充放電過(guò)程對(duì)應(yīng)的是電池內(nèi)部材料化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程,故其充放電過(guò)程是非線性的.為了精確地量測(cè)電池可輸出電量,提出了一種行之有效的庫(kù)侖監(jiān)測(cè)法,重點(diǎn)闡述了如何在硬件上實(shí)現(xiàn)雙- ADC和微控制相關(guān)設(shè)計(jì).該庫(kù)侖監(jiān)測(cè)法利用雙- ADC,在監(jiān)測(cè)流經(jīng)電池的瞬間電流的基礎(chǔ)上,同時(shí)記錄電池電壓,以及芯片內(nèi)外部溫度等信息,最大程度上實(shí)現(xiàn)對(duì)電池可輸出電量算法的補(bǔ)償,從而構(gòu)架高精度智能型電池管理系統(tǒng).近年來(lái),鋰離子電池被研究人員用在水下機(jī)器人和電動(dòng)汽車上作為動(dòng)力能源,鋰離子電池的管理和應(yīng)用成為水下

26、機(jī)器人和電動(dòng)汽車等發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文研究了鋰電池管理系統(tǒng),闡述了系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法。首先分析了鋰電池的工作特性,影響剩余容量的因素,比較了幾種估算電池荷電狀態(tài)(SOC的方法,并研究了在本系統(tǒng)中采用的SOC估算方法,即開(kāi)路電壓與電量累積相結(jié)合的方法。然后設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了一種鋰電池管理系統(tǒng),電池管理系統(tǒng)直接檢測(cè)及管理鋰電池工作的全過(guò)程,包括電池充放電過(guò)程、電池安全保護(hù)、電量估計(jì)、單體電池間的均衡、電池故障診斷幾個(gè)方面。按照電池管理系統(tǒng)的總體控制方案和模塊化設(shè)計(jì)的思路,詳細(xì)分析了管理系統(tǒng)的微控制器、數(shù)據(jù)采樣模塊、本文設(shè)計(jì)的鋰電池管理系統(tǒng)硬件電路可靠、經(jīng)濟(jì)、抗干擾能力強(qiáng)，經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)SOC剩余容量的估

27、計(jì)比較準(zhǔn)確。 5.期刊論文 王萍.顧燕 關(guān)于國(guó)內(nèi)外鋰離子電池管理系統(tǒng)的現(xiàn)狀分析 -考試周刊2009,""(46 在當(dāng)前我國(guó)的能源與環(huán)境形勢(shì)下,電動(dòng)汽車是適應(yīng)節(jié)能環(huán)保要求、滿足家庭日常通勤需要、具有廣闊市場(chǎng)前景的純電動(dòng)車輛,而電池作為其最重要的 動(dòng)力源,對(duì)于車輛的使用性能和安全性等有著重要的影響.本文結(jié)合微型電動(dòng)汽車的使用情況,對(duì)國(guó)內(nèi)外鋰離子電池管理系統(tǒng)的現(xiàn)狀進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析. 6.學(xué)位論文 蔡振標(biāo) 基于雙ADC的鋰離子電池管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 2007 隨著集成電路設(shè)計(jì)及相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步，越來(lái)越多的便攜式產(chǎn)品進(jìn)入了人們的視野并逐漸開(kāi)創(chuàng)了消費(fèi)類電子產(chǎn)品的巨大市場(chǎng)。這些便攜式產(chǎn)品，

28、包括 行動(dòng)電話，數(shù)碼相機(jī)，音視頻播放器，筆記本電腦等等，都是各自獨(dú)立的系統(tǒng)，但他們都離不開(kāi)可充電的二次電池。而鋰電池以其體積小，能量密度高 ，循環(huán)壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)成為了便攜式產(chǎn)品電源供應(yīng)的首選二次電池，也是目前應(yīng)用最廣，占據(jù)最大市場(chǎng)份額的二次電池。 由于二次電池的充放電過(guò)程對(duì)應(yīng)的是電池內(nèi)部材料化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程，故其充放電過(guò)程是非線性的，影響電池充放電特性的因素眾多，而且電池的種 類繁多，每種電池甚至每個(gè)廠家生產(chǎn)的電池都可能具有迥然相異的充放電特性，這些都構(gòu)成了發(fā)展一套適用于多種電池的電量管理系統(tǒng)的挑戰(zhàn)。然而由 于二次鋰電池的廣泛應(yīng)用，近些年來(lái)，國(guó)內(nèi)外的研究機(jī)構(gòu)以及業(yè)界的知名企業(yè)也都在智能型鋰電池管理

29、系統(tǒng)的研究上取得了重大的進(jìn)展，提出了多種可 適用于各種不同應(yīng)用環(huán)境的電池電量管理系統(tǒng)。 本文首先介紹鋰離子電池的電化學(xué)特性，并在此基礎(chǔ)上提出完整的鋰離子電池管理系統(tǒng)定義；然后列舉了目前業(yè)界實(shí)現(xiàn)鋰離子電池電量監(jiān)測(cè)的各種 方法，并在對(duì)各種方法的特性分析基礎(chǔ)上，提出了本文實(shí)現(xiàn)的方法：庫(kù)侖檢測(cè)法。該庫(kù)侖檢測(cè)法利用雙4DC，在檢測(cè)流經(jīng)電池的瞬間電流的基礎(chǔ)上 ，同時(shí)記錄電池電壓，芯片內(nèi)外部溫度等信息，最大程度上實(shí)現(xiàn)對(duì)電池可輸出電量算法的補(bǔ)償，從而構(gòu)架高精度智能型的電池管理系統(tǒng)。 由于本文實(shí)現(xiàn)方式是一個(gè)混合信號(hào)系統(tǒng)，首先，將會(huì)從系統(tǒng)學(xué)的角度來(lái)分析實(shí)現(xiàn)該混合信號(hào)系統(tǒng)，著重描述模擬和數(shù)字部分之間的交互，隨后，將

30、 會(huì)從電路學(xué)的角度來(lái)實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)，其中主要包括多通道調(diào)制器，芯片內(nèi)外部溫度感應(yīng)電路，參考源電路以及相關(guān)周邊電路的實(shí)現(xiàn)。 7.期刊論文 鄭敏信.齊鉑金.吳紅杰.張華輝.Zheng Minxin.Qi Bojin.Wu Hongjie.Zhang Huahui 混合動(dòng)力客車鋰 離子動(dòng)力電池管理系統(tǒng) -高技術(shù)通訊2008,18(2 根據(jù)混合動(dòng)力客車鋰離子動(dòng)力電池組單體只數(shù)多、分布比較分散的特點(diǎn),設(shè)計(jì)了基于雙CAN總線的分布式電池管理系統(tǒng)(BMS.該系統(tǒng)由若干采樣模塊 和一個(gè)主控模塊組成,與動(dòng)力電池之間的連線數(shù)量少,可擴(kuò)展性強(qiáng),而且采用復(fù)雜可編程邏輯器件(CPLD技術(shù)實(shí)現(xiàn)了串聯(lián)電池組單體電壓的采樣方法,

31、實(shí)現(xiàn) 了溫度的低成本采樣方法,建立了基于"預(yù)測(cè)一修正"方法的動(dòng)力電池荷電狀態(tài)(SOC的估算方法,可以實(shí)時(shí)地修正SOC估計(jì)的誤差和可靠地實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)力電池 運(yùn)行時(shí)狀態(tài)參數(shù)的監(jiān)測(cè),提高電池SOC的估算精度. 8.學(xué)位論文 姜國(guó)權(quán) 電動(dòng)汽車動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的研究 2009 能源短缺和環(huán)境污染是現(xiàn)今世界汽車工業(yè)發(fā)展面臨的兩大挑戰(zhàn)，因此開(kāi)展新能源汽車的研究已經(jīng)刻不容緩?；旌蟿?dòng)力汽車較傳統(tǒng)車而言，兼具內(nèi)燃 機(jī)車的特點(diǎn)又吸收了電動(dòng)車的優(yōu)勢(shì)，在有效提高經(jīng)濟(jì)性和降低排放方面有很寬廣的應(yīng)用前景。作為混合動(dòng)力汽車的關(guān)鍵部件，動(dòng)力電池對(duì)整車動(dòng)力性、 經(jīng)濟(jì)性和安全性具有重大影響。 電動(dòng)汽車動(dòng)力電池系統(tǒng)的

32、研究總體上可以分為電池組本身的機(jī)械系統(tǒng)集成和電池管理系統(tǒng)的研究。其中的電池組本身的機(jī)械系統(tǒng)集成主要包括滿足 汽車空間布置的電池組箱體的外部空間尺寸設(shè)計(jì)和機(jī)械強(qiáng)度設(shè)計(jì)，以及滿足良好散熱條件的箱體內(nèi)部尺寸設(shè)計(jì)和合理的電池串聯(lián)方式和空間布置。整個(gè) 電池系統(tǒng)總成需由帶支承(或懸掛裝置的外殼進(jìn)行防水、防塵、絕緣的包裝，內(nèi)含若干單體蓄電池組成的蓄電池模塊、必要的傳感器、通風(fēng)通路、蓄電 池組管理器BMS(Battery Management System、內(nèi)部動(dòng)力電纜等。 電池管理系統(tǒng)的研究主要包括對(duì)電池運(yùn)行參數(shù)的檢測(cè)和優(yōu)化。其中電池的電壓、電流、溫度是電池管理系統(tǒng)主要的測(cè)量參數(shù)，只有精確檢測(cè)到以上 三個(gè)數(shù)

33、據(jù)，才能結(jié)合合理有效的數(shù)學(xué)算法和策略估算出電池的SOC和SOH等重要參數(shù)，并且對(duì)電池組充放電的最大電流和門(mén)限電壓實(shí)時(shí)控制以達(dá)到對(duì)電池 的充分保護(hù)和正常使用。同時(shí)汽車行駛過(guò)程中的安全性問(wèn)題也是一個(gè)重要議題，必須實(shí)現(xiàn)有效的的高壓電安全管理和故障診斷功能。 本文在分析了現(xiàn)有的一些電池模型的基礎(chǔ)上，建立了對(duì)電池的動(dòng)態(tài)模型參數(shù)進(jìn)行識(shí)別的數(shù)學(xué)方法，并在MATLAB/Simulink中進(jìn)行動(dòng)力電池建模和仿真 中得到了驗(yàn)證，其結(jié)果同時(shí)也可以對(duì)動(dòng)力電池剩余電量的估算提供較好的參考價(jià)值，有助于提高SOC的估算精度。 為了滿足混合動(dòng)力汽車上的能量需求，車用電池組通常都是由幾十個(gè)甚至上百個(gè)單體電池串聯(lián)起來(lái)為電動(dòng)汽車提供能量。由于生產(chǎn)工藝水平的制約 ，單體電池之間的性能在生產(chǎn)時(shí)就存在一定的差異性。而實(shí)際使用中連續(xù)的充放電循環(huán)導(dǎo)致的單體電池的差異，將使某些單體電池電量加速衰減。而電 池組的實(shí)際可用電量是由單體電池的最