電動汽車本科

1、第一章緒論研究背景自進入新世紀(jì)以來，節(jié)能環(huán)保成了當(dāng)前當(dāng)前能源環(huán)保問題的一大焦點，各個 國家對節(jié)能和環(huán)保問題都很重視，不信投入大量資金和精力用于科研開發(fā)上， 其 中電動汽車就是很多國家重點研究開發(fā)的對象，因為當(dāng)前越來越多的家庭都有了 自己的電動汽車，而且私家車的數(shù)目還在不斷增加，雖然給人們很多交通上的便 利，但是卻消耗掉了全世界每年石油產(chǎn)量的一半以上，這么多是由燃燒后排放出去的氣體對環(huán)境來說也是一個巨大的負擔(dān)， 空氣污染，酸雨都與這有著直接的聯(lián) 系，而且加劇了能源的緊張，導(dǎo)致油價上漲等等一系列問題，尤其是最近幾年在 我國有些地方出現(xiàn)了柴油、汽油緊缺的現(xiàn)象。電動汽車是解決這一系列難題的一 個好的出

2、路，它有這么三大突出的優(yōu)點，第一，電動汽車?yán)玫碾娔埽娔軄碓?廣泛，有火力發(fā)電、水力發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、潮汐發(fā)電、太陽能發(fā)電、地?zé)岚l(fā)電等 發(fā)電方式；第二，電動汽車對環(huán)境的污染非常小，噪音小，非常的環(huán)保；第三電 動汽車的能源利用率高，正符合國家節(jié)能環(huán)保的政策，。當(dāng)前電動汽車的研究已經(jīng)得到了越來越多的國家的歡迎和重視，從長遠來 看，電動汽車必將成為未來發(fā)展的重點，具有廣闊的研究和應(yīng)用前景，我國對電 動汽車的研究表較早，很多大學(xué)和汽車公司已經(jīng)研制出了很多類型的電動汽車， 成果頗豐，我們學(xué)校為淄博市就研制出了一輛電動公交車，汽車上印著“山東理工大學(xué)” 的名字呢，這也是我們學(xué)老師研究出來的成果，作為學(xué)校的

3、一員同 感榮幸。目前電動汽車主要有三種類型：純電動汽車，它是以蓄電池的電能作為汽車 的動力；混合動力電動汽車，它是發(fā)動機和電力傳動并存的電動汽車， 兩者可以互相補充，是發(fā)動機汽車到電動汽車的過度型；燃料電池汽車，它是以燃料電池作為動力來源的。當(dāng)然電動汽車的發(fā)展還存在許多問題，主要是動力電池和高效率的充電問題，電池管理系統(tǒng)是很重要的一個研究反方向。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀目前世界各國都在大力研制電動汽車。下面介紹幾種典型的電池管理系統(tǒng)。(1) 德國柏林大學(xué)研制的電池管理系統(tǒng)系統(tǒng)包括：顯示模塊、速度調(diào)節(jié)模塊、溫度調(diào)節(jié)模塊、上位機診斷模塊，還有為 電池模塊配備的平衡器?？傮w控制方案中，采用CAN總線模式，微處

4、理單元采用 西門子公司的 Microcontroller80C167CR 。該電池管理系統(tǒng)是目前國際上功能比較全、 技術(shù)含量比較高的電動汽車用電 池管理系統(tǒng)，其主要功能主要包括防止電池過放充電、電池組熱管理、基于模糊專家系統(tǒng)的剩余電量估計、用神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)辨識電池。(2) 韓國大宇公司DEV5-5電動汽車用電池管理系統(tǒng)該電池管理系統(tǒng)的主要功能有：數(shù)據(jù)采集、優(yōu)化充電、soC古計與顯示、安 全管理、能量管理、電池管理和故障診斷功能。電池管理系統(tǒng)有電池控制單元(BCU、主充電器、輔助充電器、熱管理系統(tǒng)、 SOC計算、電池報警系統(tǒng)、模塊傳感器裝置和安全模塊構(gòu)成，其中BCU發(fā)揮核心功能。BCU實時監(jiān)測電池工

5、作狀態(tài)，向各子程序系統(tǒng)發(fā)送正確的指令以使動力電 池正常工作。(3)北京交通大學(xué)研制的電池管理系統(tǒng)這個電池和管理系統(tǒng)是在國家“ 863”計劃支持下由北京交通大學(xué)完成的用 于動力鎳氫蓄電池監(jiān)測及管理的系統(tǒng)裝置， 在2002年12月科技部驗收了這個電 池管理系統(tǒng)項目。系統(tǒng)裝置可以監(jiān)控電池的運行狀態(tài)、 估量電池的剩余電量、對 使用過程中出現(xiàn)的故障進行早期的診斷和充電。1.2電動汽車用蓄電池根據(jù)汽車的使用特點，其實用的動力電池一般應(yīng)具有比能量高、比功率大、自放電少、工作溫度范圍寬、能快速充電、使用壽命長和安全可靠等特點。前景 比較好的是鎳氫蓄電池，鉛酸蓄電池，鋰離子電池,1.3電池管理系統(tǒng)(BMS)電池

6、組均衡電路充電負載放電信號流人機接口通信功能溫度控制電池能量管理系統(tǒng)是保持動力電源系統(tǒng)正常應(yīng)用、保證電動車安全和提高電 池壽命的一種關(guān)鍵技術(shù)，它能保護電池的性能，預(yù)防個別電池早期損壞，利于電 動車的運行，具有保護和警告功能。電動汽車的充電、運行等功能與電池相關(guān)參 數(shù)協(xié)調(diào)工作是通過對電池箱內(nèi)電池模塊的監(jiān)控工作來實現(xiàn)的，它的功能有計算并發(fā)出指令，執(zhí)行指令，提出警告。電池能量管理系統(tǒng)主要包括：電池狀態(tài)估計、 數(shù)據(jù)采集、熱管理、安全管理、能量管理和通信功能。(1) 數(shù)據(jù)采集電池管理系統(tǒng)的所有算法、電動車的能量控制策略等都是以采 集的數(shù)據(jù)作為輸入，影響電池能量管理系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)是采樣速率、精度和 前

7、置濾波特性。(2) 電池狀態(tài)估計電池狀態(tài)估算包括SOC和SOH，是電動汽車進行控 制和功率匹配的重要依據(jù)。在行車過程中系統(tǒng)可以隨時計算車輛能耗給出SOC 值，供能源管理系統(tǒng)進行功率配置和確定控制策略， 使駕駛員知道車輛的續(xù)駛里 程，及時作出決定到充電地點充電防止半路拋錨，SOH告訴駕駛員電池的壽命。(3) 能量管理 在能量管理中，電壓、溫度、電流、SOC SOH等作為輸入完成 這些功能，控制充電過程，用 SOC SOH和溫度限制電源系統(tǒng)輸入、輸出功率。( 4)安全管理 具體功能是監(jiān)視電池電壓、電流、溫度是不是越過正常范圍； 防止單體電池過充。( 5)熱量管理 電池的熱量管理對于大功率放電和高溫

8、條件下使用的電池非常 關(guān)鍵。熱量管理的目的是使電池單體溫度平衡并保持在一定的范圍內(nèi)， 使高溫電 池降溫，使低溫電池溫度升高。(6) 通信功能電池管理系統(tǒng)與車載設(shè)備設(shè)備的通信是 BMS的重要功能之一，根據(jù)實際的應(yīng)用需要，可以采用不同的通信接口進行數(shù)據(jù)交換，如：PWM!號、模擬信號、CAN總線或I2C串行接口 CAN總線是一種可考慮高、通信速率高的現(xiàn) 場總線。(7) 人機接口 設(shè)置顯示和控制按鍵、旋鈕等來輸入指令給 BMS。( 8)保證充電功能電池能量管理系統(tǒng)實時檢測電池的工作狀態(tài)，特別是對煤質(zhì)電池的工作狀態(tài)進行監(jiān)測分析， 將監(jiān)測的數(shù)據(jù)在充電前通知充電機即車與機 的對話，告訴充電機電池組的工作狀態(tài)

9、和每只電池的技術(shù)狀態(tài)， “落后”電池和 “先進”電池的性能差異。 系統(tǒng)計算此時充電機應(yīng)當(dāng)采取何種充電方式給電池充 電才能達到給點吃充足， 性能好的電池不能過充， 而性能差的電池又能充足， 保 證整車能量的供應(yīng)。9)故障診斷功能能夠與車輛檢測儀器進行通信等，診斷系統(tǒng)故障，方便車輛的維修在電動車動力系統(tǒng)中，電池監(jiān)控主要指的是被動的監(jiān)測和評估電池的狀態(tài)， 但是電池管理包括處理數(shù)據(jù)并且預(yù)測電池將來的表現(xiàn)， 甚至是主動干預(yù)和控制電 池的充放電電流和電壓，控制充電條件和電池工作溫度等。整車的能量管理是指動力系統(tǒng)中為滿足駕駛員期望工況而進行的功率和能 量的平衡，要完成這個任務(wù)電池管理系統(tǒng)要進行系統(tǒng)設(shè)計，算法

10、設(shè)計，硬件、軟 件設(shè)計，應(yīng)用與實驗驗證等。管理系統(tǒng)（BMS主要有以下幾部分組成：數(shù)據(jù)采集單元（采集模塊）、中央 處理單元（主控模塊） 、顯示單元、均衡單元檢測部件（電流傳感器、電壓傳感 器、溫度傳感器、漏電檢測） 、控制部件（熔斷裝置、繼電器）等組成。中央處 理單元由高壓控制回路、 主控板等組成， 數(shù)據(jù)采集單元有溫度采集模塊、 電壓采 集模塊等組成，大部分將均衡模塊與檢測模塊設(shè)計在一起，顯示單元由顯示板、 液晶屏、鍵盤及上位機組成。一般采用CAN現(xiàn)場總線技術(shù)實現(xiàn)相互間的信息通訊。BMS的主要工作原理可簡單歸納為：首先數(shù)據(jù)采集電路采集電池狀態(tài)數(shù)據(jù)，再由電子控制單元進行數(shù)據(jù)處理和分析， 再根據(jù)分析

11、結(jié)果對系統(tǒng)內(nèi)的相關(guān)功能模 塊發(fā)出控制指令，向外界傳遞信息。1.4 本論文的主要內(nèi)容本課題是電動公交車充電管理系統(tǒng)的一部分， 主要負責(zé)對充電進行管理和控 制。系統(tǒng)監(jiān)測所有電池的電壓， 溫度等工作狀態(tài)， 根據(jù)用戶選定的充電模式發(fā)出 充電電流和電壓的指令給充電樁，系統(tǒng)通過 CAN總線與充電樁通信，具有過壓、 過溫保護功能， 要求設(shè)計相應(yīng)的充電管理硬件及軟件完成相應(yīng)的功能。 主演內(nèi)容 是針對電動汽車用鎳氫蓄電池組， 完成系統(tǒng)整體方案的設(shè)計， 底層電壓、 溫度的 采集方案完成了硬件的設(shè)計和調(diào)試。電動汽車動力電池一般有多個單體電池串聯(lián)組成一個電池模塊， 加上微控制 器為核心的電池管理系統(tǒng)組成一個車用電池組

12、。 本課題串聯(lián)384節(jié)1.2V DC容量 為300Ah鎳氫電池，本課題實現(xiàn)了 BMS空制器對電池電壓、電流、溫度參數(shù)進行 采集，根據(jù)用戶選定的充電模式發(fā)出充電電流和電壓的指令給充電樁， 為進一步 實現(xiàn)完整的電池管理系統(tǒng)提供原始數(shù)據(jù)和軟硬件平臺。2 電池管理系統(tǒng)設(shè)計與動力電池相關(guān)的管理控制設(shè)備稱為一一電池管理系統(tǒng) （BMS，作為一個整 體在電動汽車中發(fā)揮作用。BMS勺作用主要可分為兩個方面：保證電池安全；合 理高效的使用電池儲存的能量。電池管理系統(tǒng)是一個監(jiān)控系統(tǒng)， 所以在研制它之前首先要對監(jiān)控的對象非常 熟悉。所有的電池管理系統(tǒng)都是針對一種電池甚至是一個品牌一個型號的電池而 言的。2.1 蓄電池

13、的主要性能指標(biāo)1.電壓（ 1）電動勢：指電池正負極之間的電位差 E。（ 2）額定電壓：標(biāo)準(zhǔn)條件下電池在工作時達到的電壓值。（ 3）開路電壓：開路時電池兩端的電壓，跟電池兩端的電動勢近似相等。（4）負載電壓：電池兩端接上負載 R放電過程中的電壓，其數(shù)值就是電動勢減 去電池內(nèi)阻兩端的電壓，即 U=E-I*R 。2. 能量1）實際能量：是指電池在一定的條件下放出來的能量，等于電池的平均電壓與實際容量的乘積（2）標(biāo)稱能量：電池在規(guī)定放電條件下放出的能量，其數(shù)值等于額定電壓與額定容量的乘積。（3）能量密度：電池組的每單位體積輸出的能量，單位是 W h/L。（4）比能量：電池組單位質(zhì)量輸出的能量，單位是

14、W h/kg。3. 電池容量（1）實際容量：一定條件下電池輸出的能量，放電時間與放電電流的乘積。（2）理論容量：按照法拉第定理根據(jù)蓄電池活性物質(zhì)的物理特性計算出的最高理論值，單位用體積容量 Ah/L或質(zhì)量容量Ah/kg表示。（3）額定容量：電池按照一定標(biāo)準(zhǔn)在放電條件下放出的最低限度容量。（4）標(biāo)稱容量：鑒別電池適當(dāng)?shù)慕浦?。?）荷電狀態(tài)：反映電池容量指一定放電倍率下電池剩余電量與額定容量在相同條件下的比值。4. 放電速率電池放電時放電電流與額定電流的比例。（1）電流率：指電池以某種電流強度放電量是額定容量的倍數(shù)。（2）時間率：指電池以某種電流強度放電放完額定容量序言的放電時間。5. 自放電率

15、自放電率是指電池在在沒有負荷條件下存放時間內(nèi)電池容量損失的速度， 用單位 時間內(nèi)下降的電池容量百分?jǐn)?shù)表示。自放電率 =Aha Ahb*100 %，式中Aha表示Aha * t電池儲存的容量，Ahb表示一定時間后電池儲存的容量，t表示電池儲存的時間。6.電池的內(nèi)阻 流過電池內(nèi)部的電流受到阻力電壓會降低， 這個阻力就是電池內(nèi)阻。電池放電時因為電池內(nèi)阻的作用端電壓會低于開路電壓和電動勢，充電的時候充電的端電壓高于開路電壓和電動勢。7.壽命電池壽命為電池充放電的循環(huán)次數(shù)或者是使用年限。蓄電池工作是不斷充電、放電的循環(huán)過程，電池在每次循環(huán)中化學(xué)活性物質(zhì)發(fā)生一次可逆的化學(xué)反應(yīng)，化學(xué)活性物質(zhì)會隨充放電次數(shù)增

16、多老化變質(zhì)，電池充放電效率會降低電池的循環(huán)次數(shù) 與電池的溫度、電池充放電形式、放電深度、電池安裝等有關(guān)。SOH反映電池的C預(yù)期壽命是一個相對量，SOH=cM，Cn指蓄電池標(biāo)稱容量，Cm指蓄電池預(yù)測容CN量。2.2鎳氫電池鎳氫電池屬于堿性電池，它的許多基本特性和鎳鎘電池相似， 但它不存在重 金屬污染問題，被稱作“綠色電池”。荷蘭Philips公司于20世紀(jì)70年代左右 成功運用LaNi5儲氫合金開發(fā)了鎳氫電池，可是因為衰減太快所以進展緩慢。80 年代該公司制成了 儲氫合金材料研制成功鎳氫電池。進入90年代 后伴隨著電動汽車尤其是混合動力汽車研究的需要高能量動力電池成為鎳氫電 池迅速發(fā)展的方向。鎳

17、氫電池正極活性物質(zhì)是 NiOOh（放電時）和Ni （OH 2 （充電時），負極的 活性物質(zhì)是H2（放電時）和H2O充電時），電解質(zhì)一般采用KOH堿性水溶液，鎳 氫電池的充放電時的正極、負極化學(xué)反應(yīng)和總反應(yīng)方程如下：正極反應(yīng) Ni （OH 2+OH>NiOOH+H2O+e-負極反應(yīng) M+H2O+e- MHx+OH-總反應(yīng) M+Ni (OH 2MHx+NiOOH目前鎳氫電池所能達到的指標(biāo)性能是： 單體電池的電壓為 1.2V ；功率密度是160500W/kg;能量密度為 5570Wh/kg;工作溫度是-3050C；快速充電從滿 容量的40%80%需要15分鐘；它的循環(huán)使用壽命超過1000次。鎳

18、氫電池優(yōu)點有：功率密度和能量密度均高于鉛酸電池和鎳鎘電池，在電動 車用電池中循環(huán)使用壽命是最高的， 深度放電性能和快速充電性能好， 沒有重金 屬污染，充放電效率很高。鎳氫電池的缺點有：成本很高是相同容量電池價格的 5至8倍，自放電損害 比較大，而且它的單體電池的電壓低對環(huán)境溫度敏感， 此外電池組熱管理任務(wù)重。隨著燃料電池汽車的研制開發(fā)和混合動力汽車的產(chǎn)業(yè)化， 近幾年來鎳氫電池 得到了很普遍的關(guān)注，伴隨著鎳氫電池技術(shù)的發(fā)展，它的功率密度、能量密度、 快速充電能力和循環(huán)壽命都會得到很大幅度的提高， 進而價格也會降低。 今后會 有越來越多的公司把鎳氫電池作為燃料電池汽車和混合動力電池汽車使用的動 力

19、電池。2.3 電池管理系統(tǒng)的功能2.3.1 充電管理充電管理就要利用合適的方法充電， 適時監(jiān)測電池的狀態(tài)以確保電池安全充電和良好的效率。以下是幾種比較安全有效的充電方式。V2siaixR2)電流(I) tSSMftflxRn)rzz上電-池 I組1. 恒壓充電加恒定電壓于電池兩端，充電的電流是匸(V-E) /R , V是指外部電源供給在剛開始給電池充電的時候電動勢是很低的，而電池的電流會很大，電動勢隨著充電的繼續(xù)進行會升高，于是充電電流會減小，最后充電就停止了。因為在 充電的后期充電的電流變小，控制電池的過充電會變得很簡單。該充電法把電流 與電動勢相關(guān)到了起來，但是電池的電動勢是電池里面的物理

20、和化學(xué)變化的反映，所以該方法用來充電是非常好的，于電池恒流充電來說會有更多的優(yōu)點。 由 于恒壓充電也存在一些缺點，首先在最開始充電的時候電流會很大， 但是到了充 電的末期會隨著電池電動勢升高電池的電流變得很小， 不容易完全將充電設(shè)備利 用起來，充電電壓的很小一個變化會導(dǎo)致電流非常大的變動。 電化學(xué)過程與電池 的電流之間由電動勢變動所反映的絕非僅有線性關(guān)系， 所以只根據(jù)線性關(guān)系來研 究并不太合適。2. 恒流充電該充電法調(diào)整外部充電機的電壓，調(diào)節(jié)串聯(lián)電池的電壓，為的是使充電過程中的電流不在出現(xiàn)變化。恒流充電法控制起來很簡單，因為電池的接受能力會因為充電過程的繼續(xù)會慢慢減小的，等到了充電快要結(jié)束的時

21、候，充電電流的主要用處變成了電解水，會出現(xiàn)很多氣泡，影響電池使用狀態(tài)和壽命，所以一般選階3. 恒壓恒流充電為防止恒壓充電開始時的電流太大，導(dǎo)致溫度增加的太大會給電池帶來嚴(yán)重的傷害，充電過程中一般將電流控制在在一范圍內(nèi)， 這就是恒電壓恒電流流的充電方式。橫流階段是把限流值為恒值的充電方式， 因此也稱作恒壓限流充電，如 圖所示。越來越多的廠家推薦該充電方式，它是一種非常有效的充電方式，因為對電 池來說低壓限流充電更有利于保護電池，因為蓄電池的充電電壓低末期電池的電 流變得特別小，所以電解液基本上不產(chǎn)生氣泡，即使產(chǎn)生也會很少，既節(jié)省了電 能又降減小了電池的溫度上，保護電池的極板。4. 涓流充電為給蓄

22、電池組在放電過程結(jié)束后給它內(nèi)部的化學(xué)物質(zhì)一個恢復(fù)過程， 這個時 候需要以某種中程度上相對來說較小的電流來給電池充電， 在它的端電壓增達到 某一數(shù)值后，然后用恒壓恒流充電方法采用大電流來給電池充電， 即為涓流充電。涓流充電的時候能使電流恒定而且數(shù)值比較小，隨著電池狀態(tài)恢復(fù)，整流器的電5. 分階段充電方法一般比較多用的充電方法有是二階跟三階段充電的方法。二階段充電法是一種很快的充電方法，它把恒定的電壓值跟恒定的電流值結(jié) 合起來一起充電，如圖3. 3所示。起始階段，電流值保持不變對電池進行充電一 直充電到設(shè)定好的電壓值，過了此階段后換成以恒定電壓值充完電池內(nèi)剩下的空 間。下一階段的恒值電壓就是通常情

23、況下轉(zhuǎn)換電壓，這就是二階段充電法。三階段充電法是充電過程中有三個階段充電， 第一階段和第三階段充電電流 恒定，第二段采用的是用恒定電壓值充電，如圖 3. 4所示。在電流減小至默認(rèn)值 的時候，充電過程從第二階段很快轉(zhuǎn)換至下一階段即第三階段。 分階段充電方法 能夠把排氣量將之至低狀態(tài)，由于它是快速充電，所以該法的使用會有一些限制。u,iU2* “41I132I3T1T2快速充電方法有的時候因為情況比較急需要在最短的時間內(nèi)為電池充滿電量同時呢也是為了最大限度利用蓄電池充電時候的化學(xué)反應(yīng)速度，減少電池充滿電的時間，而且還要避免充電時電池兩極出現(xiàn)的極化現(xiàn)象，延長蓄電池的使用壽命。1.脈沖充電法脈沖充電方

24、式利用的是電池隔一段時間脈沖電流充電隔一段時間停止的充電方法，就這樣不停地循環(huán)，如圖3. 5所示。在充電脈沖時間內(nèi)蓄電池可以充電 直到充滿為止，蓄電池在非充電階段化學(xué)反應(yīng)階段出現(xiàn)的的氧氣和氫氣在這段時 間內(nèi)重新反應(yīng)，這樣就會順其自然解決濃差和歐姆極化問題， 這樣也就緩解了蓄 電池里面的壓強，這樣就會使下一個周期的恒值電流充電可以更加容易， 這樣電 池就能儲存更多的電量。這種充電方法使電池的充電更加合理電池有足夠的時間 發(fā)生內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)，內(nèi)部氣體產(chǎn)生量大大減少，同時也增大了電池對電流的認(rèn) 可度。這種間歇式充電方法是電池在充電方面的一項新技術(shù)，改變電池充電的時候以往的充電曲線的約束。2間歇變電流

25、充電法該充電方法利用的是將脈沖階段與恒流充電階段相結(jié)合的一種方法，它的充電方法是將一段間隔恒值電流段變換成限制電壓段變化電流值。岡寸開始階段的每段實行電流不恒定的階段性充電策略，在這種情況下力求把給電池充電的電流值 高一些，目的就是在有限的時間之內(nèi)給電池沖進去更多的電量。在最后的充電階段選擇恒壓的方法給電池供給能量， 在電池的電量過度充滿后，把它的狀態(tài)最大 限度的回到狀態(tài)經(jīng)過間斷式充電，在休息時間內(nèi)它內(nèi)部的產(chǎn)生的氣體反應(yīng)而消耗 掉，從而解決了氣體在其內(nèi)部過度積攢而導(dǎo)致壓強增大的問題，這樣也同時保護 了電池健康狀態(tài)，延長了電池的使用壽命。通過間歇停充，使蓄電池經(jīng)化學(xué)反應(yīng) 產(chǎn)生的氧氣和氫氣有時間重

26、新化合而被吸收掉， 使?jié)獠顦O化和歐姆極化自然而然 地得到消除，從而減輕了蓄電池里面的的氣體壓強， 使下一輪的恒流充電能夠更 加順利地進行，使蓄電池可以吸收更多的電量。變電流間歇充電法電流電壓曲線 如圖。3間歇變電壓充電法在繼上一種方法出現(xiàn)后科學(xué)家和工程師們又想出另一種類似的方法了這就是電壓出現(xiàn)變化的間隔充電法（如圖3. 7）。這種充電模式與上一種模式區(qū)別在 于起始充電的時候恒值電流變成了恒值電壓。 此充電模式大大提高了充電的效率 越來越逼近了質(zhì)量最好效率最高的模式。 恒值電壓充電的時候因為是電壓不變的 情況所以就會有電池依據(jù)一定的曲線減小，這種充電模式符合我們正常充電方 法，而且還有利于電池的

27、健康狀態(tài)，利于延長電池的壽命，同時也順應(yīng)了自然規(guī) 律，在健康狀態(tài)下一定的時間內(nèi)給電池補充最多的電量。4. 智能系統(tǒng)充電方法智能系統(tǒng)充電的特點是它的充電速度非?？欤?它的研究重點是怎么樣才能使 電池在最少的時間內(nèi)快速穩(wěn)定地恢復(fù)。再給電池充電過程中的要求是確保以大電流迅速地給電池補充電量， 在短時 間內(nèi)充滿多少電量就要提供至少多大的電流， 這就是要重點研究的問題，要充分 考慮到電池的承受電流，不能超過這一數(shù)值，否則電池就會出現(xiàn)危險，不利于安 全充電，按照鎳氫電池的相關(guān)數(shù)據(jù)做好充電的相關(guān)策略， 在安全充電的情況下大 電流給電池迅速充電。i/A充 電 電 流充電時間t電池極化是困擾著電池地快速充電的一

28、大難題，鎳氫電池充電如果時間過 長，會產(chǎn)生充電的監(jiān)測很慢， 而且會損耗很多電，電池內(nèi)部如果發(fā)生極化的問題， ， 就會把電池的壽命嚴(yán)重折損， 既不安全又浪費了電池， 給環(huán)境帶來大的污染， 同 時這樣也違背了智能充電相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)蓄電池可接受充電電流定律以及馬斯三定律， 可知在充電過程中， 當(dāng)充 電電流接近蓄電池固有充電曲線時， 適時地對蓄電池進行反向電流放電， 可以提 高蓄電池的充電接受能力， 也就是說通過反向大電流放電， 可以提高蓄電池的充 電速度， 縮短充電時間。 因此， 我們制定了多段段恒流充電與脈沖放電相結(jié)合的 充電策略， 如圖38所示。多段段恒流充電的每段恒流充電電流波形由一組脈沖 波

29、形組成，整個波形逼近蓄電池可接受充電電流曲線。所以，智能充電系統(tǒng)在初期根據(jù)電池組狀態(tài)確定是否需要涓流充電； 在快速 充電上采用多階段恒流充電與脈沖充電相結(jié)合的充電方法，通過負脈沖反向放 電，并在快速充電過程中短時間的停止充電， 從而防止電池組出現(xiàn)過充， 并能夠 消除或減少極化現(xiàn)象， 這與馬斯三定律是符合的； 在充電后期采用定電壓對電池 組迸行補足充電直至電池組電量達到額定電量。 這種策略能夠保證電池組充電的 快速性，提高充電效率， 同時很好地解決普通快速充電所導(dǎo)致的硫化問題， 保證 了電池組的循環(huán)使用壽命，因此這種方案是合理的2.3.3 容量預(yù)測（ SOC）計算電池的荷電狀態(tài)是電池管理系統(tǒng)一大

30、重點和難點， 由于電池的工作環(huán)境 比較難預(yù)測， 電動車的工作過程又是一個變化很多的過程， 電池的自身狀態(tài)同時 還要受到它的壽命影響，現(xiàn)在有很多關(guān)于 SOC勺估算方法，下文介紹幾種方法。1.Ah計量法估計SOC的最常用方法是Ah計量法，假如充電的最初狀態(tài)是 SOC則SOC 的現(xiàn)在的狀態(tài)是：SOC SOCo £ 0 Idt 其中I是電池電流，CN是額定容量； 是充電效率，它是一個變量；I是鎳氫電 池的充電電流。在Ah計量法中會遇到的問題：量取的電流值誤差大不精確，會導(dǎo)致SOCK計算值出現(xiàn)偏差，而且誤差會隨著不停地積累使誤差變得越來越大，電流波動較大和溫度特高的狀態(tài)下都會使誤差變得很大很大

31、，可以利用高性能電流傳感器實現(xiàn)電流測量，不過這種方法花錢要多一些，通過大量的實驗數(shù)據(jù)測量電池的充電 的效率，這樣就可以找出電池有關(guān)它的充電效率的實用公式。各種各樣的電動汽 車都可以采用這個方法，如果電流測量值數(shù)據(jù)精確，并且有相當(dāng)多數(shù)據(jù)來的估計 其起始的狀態(tài)，這是估計SOC勺一種既簡單又可靠實用的好方法。2.內(nèi)阻法電池的電阻有兩種即交流與直流內(nèi)阻， 這兩個電阻跟SOC數(shù)量關(guān)系很近，所 謂的交流阻抗是一個復(fù)數(shù)的變量，指電池的單體電壓同他的電流之比值 ，表示 的是電池反抗交流電的一種能力， 可以通過交流阻抗儀器去測量它的電阻值， 溫 度對交流阻抗的影響很大。所謂電池內(nèi)阻是指電池反抗直流電的能力， 它

32、是指在同一時刻電壓的變化量 同電流的變化量之比，實際中把電池在開路狀態(tài)以恒定的數(shù)量值放電或者充電， 在同一時間里負載的電壓減去開路的電壓然后用這個差值與電流作比值就得到 了直流內(nèi)阻，在放電的后期鎳氫電池，很顯然直流內(nèi)阻會變大，這樣就可以用來 估量電池的SOCfi了。時間段會影響直流電阻的數(shù)值，如果時間段不到10毫秒, 那么這個時候僅能使用歐姆電阻才可以檢測到； 如果時間段很長內(nèi)阻的測量計算 就會特變復(fù)雜， 很難測得單體電池電阻的精確值， 直流法測量電池內(nèi)阻的弊端就 在這里，這個方法比較適合于在電池的放電的后期估測 sock數(shù)值。3. 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法電池是一個非線性程度特別高的系統(tǒng)， 將它的充電過程

33、建立比較精確的數(shù)學(xué) 模型是比較困難的， 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有非線性的基本特性和并行結(jié)構(gòu)和學(xué)習(xí)能力， 對 于外部激勵可以改出對應(yīng)的輸出， 所以它可用來模擬電池的動態(tài)特性然后就可以 估計sock值，根據(jù)實際問題的需求來確定輸入和輸出層的神經(jīng)元的數(shù)目，通常情況下是線性函數(shù)；問題的分析精度和復(fù)雜程度決定了中間層的神經(jīng)元的個數(shù)。 可以用電壓、溫度、電流、內(nèi)阻等變量來估測電池的 soc選擇合適數(shù)目的神經(jīng) 網(wǎng)絡(luò)的輸入變量對模型的準(zhǔn)確度影響很大。這種方法可以應(yīng)用于所有類型的電 池，弊端是要對大量的數(shù)據(jù)測量計算處理。 估計出現(xiàn)的偏差相當(dāng)一部分來源于處 理的數(shù)據(jù)和方法。4. 負載電壓法5. 卡爾曼濾波法2.3.4 均衡充

34、電因為均衡充電電路的設(shè)計很不簡單， 涉計很多方面比較深的知識， 所以本設(shè) 計在這里只做一下關(guān)于理論方面的研究介紹。 因為本電池管理系統(tǒng)中要串聯(lián)很多 電池（3 8 4節(jié)），所以這么多的電池之間出現(xiàn)不一致的現(xiàn)象很容易出現(xiàn)，因此 在給這么多的電池串聯(lián)充電的時候要考慮到均衡， 這對電池的充電特別重要， 關(guān) 系到電池的壽命和安全狀態(tài)。 在給蓄電池充電過程中對于那些容量較低的電池要 用去硫化的充電模式， 使這些電池回到原先健康狀態(tài)， 至于那些快要充滿的要繼 續(xù)沖直到充滿為止，所以這一過程中的各項狀態(tài)都要達到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。1. 啟動在電池的不一致顯現(xiàn)出來的數(shù)據(jù)， 經(jīng)檢驗我們可以從兩個方面來決定要不要 啟動這種充

35、電模式， 第一個是電池組將要充滿電的時候根據(jù)各單體電壓之間的差 距來判斷是否需要均充， 第二個是在充滿電的時候電池的電壓和電流是不是都達 到規(guī)定值。2. 電流大小 這種方法充電的時候那些容量很小的電池還在繼續(xù)全部充電， 但是由于這些 電池里面的化學(xué)反應(yīng)問題， 這些電池接收的電流不會變大了一般比較小， ，這個 時候如果加大電流， 化學(xué)反應(yīng)中會產(chǎn)生很多氣泡反而會阻礙電池回到原容量， 的 析氣反應(yīng)而影響其恢復(fù)容量。3. 終止 在用均衡充充電時的時間要把握好，不能太長（浪費電能）也不能太短（達不到 這樣做的目的） ，而且這樣對電池的損害也是很大的。 依照電池中最高電壓值充 電到最大值所維持需要的時間來

36、決斷是不是要終止。2.4 電池管理系統(tǒng)設(shè)計方法CAN!信數(shù)據(jù)通信是BMS勺重要組成部分，目前在汽車上的BMS中數(shù)據(jù)通信方式主要 采用CANS、線通信方式，一般要求電源系統(tǒng)與充電機采用 CAW、線方式進行通信， CAN總線是一種有效支持實時控制或分布式控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)，在電磁干擾環(huán)境下它可以實現(xiàn)遠距離實時數(shù)據(jù)的可靠傳輸，而且硬件成本還比較低。CAN總線 的標(biāo)準(zhǔn)采用的是多主方式，它在網(wǎng)絡(luò)上的所有節(jié)點都可主動向其它節(jié)點發(fā)送信息，按系統(tǒng)實時性要求網(wǎng)絡(luò)節(jié)點可以分成不同的優(yōu)先級，采用短幀結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)鏈路層，每一幀是8b而且容易就錯，采用光纖和雙絞線的傳輸介質(zhì)，節(jié)點數(shù)達到 110個，傳輸速率傳達到1Mb/s

37、，廢除了傳統(tǒng)的站地址編碼是它的最大特點，傳 輸安全性很高，抗干擾能力和容錯能力都很強 。4+3.3VCANTXC， 104uFII'CANRX18273645SN65HVD230 R,5K-WVR,5KC,30pF 丄"diodE30pFCANHDIODECAN總線的可靠性非常高，非常適用于測控單元的數(shù)據(jù)通信，所以得到了很 多公司工程師得青睞，LF2407芯片內(nèi)部有一個自帶的有16為外設(shè)的CAN控制器,而且它完全支持CAN通訊協(xié)議。HCUCAN主控模塊CAN觸摸屏輸入和顯示模塊CANCANCAN采集模塊1采集模塊i米集模塊n模型結(jié)構(gòu)BMS CAN整體設(shè)計方案電池管理系統(tǒng)有三種

38、不同的結(jié)構(gòu)，集中式結(jié)構(gòu)、集成式結(jié)構(gòu)和分散式結(jié)構(gòu)集中式結(jié)構(gòu)中， 數(shù)據(jù)采集單元和中央控制單元等形成整個電源系統(tǒng)的管理單 元，對電源系統(tǒng)的基本信息如電流、電壓、溫度進行采樣，再在 BM鋪心處理器 內(nèi)進行數(shù)據(jù)的處理、計算、判斷和相應(yīng)的控制。優(yōu)點是材料的成本低，電池管理 系統(tǒng)之間可以無限制的通信， 不僅安全管理便利而且簡化了對不同電池參數(shù)的調(diào) 整與改寫， 參數(shù)的測量速度較快可靠性高也可以靈活計算， 按照不同情況在中心 處理器內(nèi)修改軟件， 滿足各種各樣的要求， 它的缺點是要把串聯(lián)蓄電池電壓測量 中隔離、共地、測量精度等問題解決，但是技術(shù)難度很大。對電池組進行信號采 集但不能檢測到每個電池單體， 不僅測量精

39、度差，而且對信號處理的要求也很高。 電池組出現(xiàn)故障時解決的唯一辦法把整個電池組替換， 集中式結(jié)構(gòu)適用于只有一 個電池組組成的車用動力電源系統(tǒng)。集成式是采用大量電池管理芯片進行集成設(shè)計， ，現(xiàn)在有很多電池管理芯片，DS2438芯片檢測電池實時所有狀態(tài)，例如充電狀態(tài)中的電壓、溫度、時間、剩 余電量等， 它可以自動地采集這些數(shù)據(jù)然后在儲存起來， 利用數(shù)據(jù)線與控制器通 信，利用芯片設(shè)計電路會變得更簡單， 避免了算法的設(shè)計， 但是它也有弊端算法 固定從而導(dǎo)致靈活性差。分散式結(jié)構(gòu)中，數(shù)據(jù)采集是分散的，就是說每個電池包對應(yīng)一個采集單元， 這些單元與中心的BMS通過一根母線進行數(shù)據(jù)通信，其中的充電控制單元可能

40、和 中央處理單元分開，有的沒有總的BMS空制板，直接通過總線傳輸?shù)狡囍行目?制器，有點是這種結(jié)構(gòu)減少了布線利于擴展電源系統(tǒng)， 而且能分散安裝， 利用總 線進行連接與信息通信， 可就近處理采集的數(shù)據(jù)而且精度很高這樣就更有可能很 好的計算電池的狀態(tài)， 方便電源管理系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化建立， 它的缺點是成本比較高 而且靈活性也差一些， 修改起來也麻煩， 串行總線來傳輸數(shù)據(jù)， 使得系統(tǒng)巡回監(jiān)測的速度受限制，導(dǎo)致數(shù)據(jù)的實時性比較低。此外BMS是車載系統(tǒng)采用分布式監(jiān) 測系統(tǒng)時， 因為采樣的下位板數(shù)目很多， 會導(dǎo)致電池包內(nèi)的走線很多， 從系統(tǒng)維 護的角度來講不方便。分散式系統(tǒng)比較適合于大電池。和SOH勺預(yù)測本電池

41、管理系統(tǒng)硬件設(shè)計靈活， 可以通過軟件實現(xiàn)多種算法， 例如，開路電 壓法。負載電壓法、 Ah 法、直流內(nèi)阻法，如果有大量數(shù)據(jù)還可以建立電池模型， 用自適應(yīng)當(dāng)然控制方法。本設(shè)計以Ah法為重點，配合負載電壓法和內(nèi)阻法對 SOC進行估測，下面首先對Ah 法進行認(rèn)真具體的分析，然后簡述負載電壓法和直流內(nèi)阻法怎樣應(yīng)用到里邊去，再然后就介紹自適應(yīng)理論在在 SOCt測中的應(yīng)用。首先，按照前面已經(jīng)介紹的安培小時定律，電池充放電容量與充放電電流的關(guān)系式為tidt0實時監(jiān)測電池的充電電流，進而在它的時域上進行積分，這樣就能得到時間段厶t上的積分即電池的容量變化，僅需知道電池的初始容量，那么它的剩余容 量表示式是：C

42、(t ) C0 C (t)這種方法不僅簡單而且實現(xiàn)起來也很容易，僅電流采樣點路就可以了，最重 要的問題是初始值的確定， 一般情況下電池充滿電量后以滿充容量當(dāng)做初始值來 計算，剩余容量會受到別的其他因素的影響， 因此應(yīng)該改正這些情況。 放電電流 對于SOC古測的影響最大，其次是溫度，再然后就是自放電，在一樣的條件下放 電電流大放出的電量就會很小， 因此要修正不同放電電流的剩余量， 把標(biāo)準(zhǔn)溫度 下一定電流的剩余容量定義為剩余容量， ，其實就是利用一個電流參考標(biāo)準(zhǔn)來計算剩余容量Crs Cos C sCosC s 一其中是標(biāo)準(zhǔn)的電流在標(biāo)準(zhǔn)的溫度下釋放出來的總電量，；實際上是把利用的電量折合成在標(biāo)溫下電

43、流放電后的電量tC s o Kidt其中，K是指電流的修正系數(shù)，K=wi* S i , wi表示標(biāo)溫下標(biāo)準(zhǔn)電流放電放出的電量跟其他形式放電量之比，S i是指溫度的修正系數(shù)。SOCCrsCot因為電池老化產(chǎn)生的對剩余電量的影響，實際上跟蓄電池的標(biāo)準(zhǔn)容量不一樣，它們之間的關(guān)系是將式3和式5帶入式4的SOC根據(jù)方程，電池放電的剩余電量跟放電電流的關(guān)系式是：c=k*i1-n因為它們的初始條件一樣所以 K和n是一樣的，因此有Cl / i、n 1Wi C；所以僅需測量幾組Ci，就可以得到K和n,從而也就把確定了下來，Si的確定：無論是理論還是實驗都表明電池很容易受到溫度的影響，它的 容量會隨著溫度的上升而

44、增加，同樣又隨著溫度的下降而減小，放電電流同樣如 此，跟溫度呈現(xiàn)正相關(guān)的關(guān)系，進過修正以后的所謂的標(biāo)準(zhǔn)電壓I=i* S i。SOH表示的是電池內(nèi)部的不可逆反應(yīng)，它是一個變化很慢的變量，所以無需 對它進行實時的測量。標(biāo)準(zhǔn)條件下蓄電池從充滿電再放電一直到規(guī)定的截止電壓為止所放出的電量與電池的標(biāo)稱的容量之比值就得到SOHtSOH 叫，這里CmKidt，電池充滿電后再放完后放出的電量，K是電Cnt。流修正系數(shù)。243電池狀態(tài)監(jiān)測電池管理系統(tǒng)的一大主要功能是檢測各單體電池的電壓、溫度信號，DSP 根據(jù)各檢測模塊送來的數(shù)據(jù)進行分析， 然后做出相應(yīng)的處理，把出現(xiàn)問題的電池即 是換新，以免耽誤電池充電，嚴(yán)重者

45、會引發(fā)事故問題。電池的單體電壓正常使用范圍在1V,1.4V左右，若果檢測電路送來的數(shù)據(jù) 表明電壓超出這一范圍，為安全起見，就要根據(jù)程序的設(shè)定值停止給電池充電； 如果單體電池的電壓之間相差大于 0.2V就要及時檢測出電池的位置，更換新電 池。每種電池都有自己的溫度的工作范圍， 鎳氫電池的范圍是-30 C,50 C ，但 溫度降到太低的時候這個時候電池就不能工作了， 太高的時候表明它已經(jīng)出故障 了，不能再用了，應(yīng)該及時更更換新電池。充電電流的大小是由外部的充電機來控制的，要在安全的充電范圍內(nèi)充電， 過電流的時候DSP主控芯片會程序控制斷開連接。2.4.4 CAN 通信本章小結(jié)本章從電池管理系統(tǒng)設(shè)計

46、角度，確立了設(shè)計方案，介紹了電池管理系統(tǒng)設(shè)計 方案，鎳氫電池的相關(guān)特性，對各種充電方法做了詳細的介紹，分析了SOC和SOH的重要意義及其如何計算SOC和SOH根據(jù)任務(wù)書的要求對電池狀態(tài)進行檢 測各個單體電池的電壓、溫度，設(shè)計了電壓、溫度信號采集電路，對均衡充電做 了簡要介紹，本章對后面章節(jié)具體電路設(shè)計來說具有很好的參考指導(dǎo)意義本章小結(jié)本章從電池管理系統(tǒng)設(shè)計角度， 確立了設(shè)計方案，介紹了電池管理系統(tǒng)設(shè)計方案，鎳氫電池的相關(guān)特性，SOC和SOH的重要意義及其如何計算SOC和SOH,根據(jù)任務(wù)書的要求對電池狀態(tài)進行檢測各個單體電池的電壓、 溫度，設(shè)計了 電壓、溫度信號采集電路， 對均衡充電做了簡要介紹

47、， 本章對后面章節(jié)具體電路 設(shè)計來說具有很好的參考指導(dǎo)意義。3.BMS硬件設(shè)計3.1 總體方案設(shè)計3.2主控制板芯片選取TMS320LF2407芯片介紹本電池管理系統(tǒng)功能比較復(fù)雜， 有很多接口方式和數(shù)據(jù)類型， 這樣就對系統(tǒng) 的運算能力和實時性功能提出的要求很高， 所以在選取核心控制器芯片的時候要 優(yōu)先考慮運算快速、 高集成度和大的存儲量的芯片， 選用的芯片是 TMS320LF2407 DSP此芯片采用的優(yōu)點有：1此芯片有高達1.5字節(jié)的數(shù)據(jù)程序ram和32K字節(jié)的FLASH程序控制器，還有455字節(jié)的雙口 ram, 2K字節(jié)的單口 ram,有著非常大的存儲空間。2. 集成度高，芯片上自身帶有很

48、多模塊，例如SCI通訊模塊、CAN攵發(fā)模塊、SPI通訊模塊、AD采樣模塊，同時還有事件管理器模塊和很多 IO 口。3. 采用的CMO技術(shù)性能很高，它需要的供電壓是 3.3伏，使控制器的電能損耗大大降低，符合本系統(tǒng)小功耗的標(biāo)準(zhǔn)。4此芯片內(nèi)有16為定點的DSP和30mips的執(zhí)行速度的內(nèi)核，運算起來的速度很快發(fā)送的指令周期很短， 既達到了快速性和準(zhǔn)確性的運算， 又符合了系統(tǒng)的監(jiān)控實時性特別是多參數(shù)變量的SOC的估算方法，這也證明DSP實現(xiàn)的算法的特 點和優(yōu)異功能。5.此芯片采用兩集中斷結(jié)構(gòu)，中斷管理功能既多又靈敏，符合電池管理系統(tǒng) 的復(fù)雜的管理要求。3.3DSP系統(tǒng)331輔助電源由開關(guān)電源給本電池

49、管理系統(tǒng)提供電壓，DSP主控制芯片需要的供電電壓為3.3V，開關(guān)電源提供的電壓有+5V,+15V和-15V，所以要想給DSP提供電源就需 要把5V電源轉(zhuǎn)換成3.3V，元器件芯片TPS7333可以實現(xiàn)這個轉(zhuǎn)換功能，如圖所 示。+5V5V1K22uF+INRESINOUTINOUTSIN OND347TPS73330.1uF2250K85+3.3V1KRED614.7uFv RED圖中的RES是指欠電壓的低電平輸出端，因為是漏極開路輸出端，因此設(shè)計 由上拉電阻確保邏輯高電平信號，因為負載的瞬間突變等情況會導(dǎo)致 OUT的輸出 產(chǎn)生欠電壓的現(xiàn)象，那么這種情況下RES1出的是低電平，它的保持時間在200

50、ms 內(nèi)，這段時間內(nèi)假如OUT俞出值達到標(biāo)準(zhǔn)值，那么在這段時間后它的輸出就會 變成高電平，如果芯片與電源相距比較大時（大約在幾英寸以上）為了改變負載的瞬態(tài)響應(yīng)，這個時候可以接上一個旁路電容，該芯片跟很多穩(wěn)壓器類似可以在 輸出端接一個電容器來提高電源的穩(wěn)定性， 在圖中我們可以看到一個電容器，它的作用是保障所有的負載能夠正常動作。晶體振蕩器本電池管理系統(tǒng)選用頻率為10MHZ的有源晶振，它利用主控制芯片里面的鎖 相環(huán)倍頻然后獲得需要的時鐘頻率，需要的頻率為 40MHz設(shè)置在往外面的濾波 電路是為了阻止出現(xiàn)異常波形和受到各種波的影響。它的電路圖如圖所示。332復(fù)位電路復(fù)位電路有上電復(fù)位和下電復(fù)位，掉電

51、的時候二極管給電容提供了一個放電通道，在此情況下電容很快就會放完電，目的是為了確保在反復(fù)上電的時候準(zhǔn) 確的復(fù)位。復(fù)位電路RS腳跟主控制芯片的相應(yīng)引腳接通，在這個引腳是低電平的時候，主控制芯片復(fù)位，為了讓芯片正常初始化起碼在三個連續(xù)CLKOU周期內(nèi)保持RS是低電平，為了避免振蕩器在起震時產(chǎn)生的非線性特性對整個系統(tǒng)的影響， 那么就要保證復(fù)位電路在低電平時間要大于系統(tǒng)在晶體振蕩器的起震時間，通常10 0到2 0 0 ms后晶振才會穩(wěn)定，因此商店的復(fù)位時間要比這個時間長才行， 復(fù)位電路的低電平時間應(yīng)該要很長， 使主控制芯片一定復(fù)位，還要盡量使電路穩(wěn) 定，避免主控制芯片內(nèi)部會出現(xiàn)誤復(fù)位情況。+5V+3.

52、3VIN414833Kw+5V、74HC1474HC1418KU>22KRSno.iuFRESSW-PB接 口EEPRO是一種只讀存儲器，它同時具有在線可電擦除和再編程的功能， 同時 它還具有RAM的可讀可寫的性質(zhì)和ROM勺不變動性的性質(zhì)，它的里面有專門供它 用的電路， 它的它的擦出和寫入的次數(shù)可以達到上萬次， 一般情況下寫進去的數(shù) 據(jù)能夠儲留九年左右，而且即使再斷電的時候也能儲存在它里邊的信息。EEPRO有兩種，一種是并行它的儲量相當(dāng)大，讀寫方法容易而且迅速，他讀 寫素需要的時間跟RAM差不多，然而其消耗很大，成本也不低，重要的是一個是 它的速度很不快，但是串行 ROM它的特征是占用空

53、間小，既省錢又小功率損耗， 然而它的缺點是讀寫的時候很麻煩， 運行起來很慢慢， 一般在字節(jié)數(shù)跟寫入的次 數(shù)少的這樣的情形下使用。因為電池管理系統(tǒng)的工作時間長，要對很多數(shù)據(jù)進行保存例如充電電壓、充 電電流、充電時間、充電的電量等， 當(dāng)斷電的時候要保存好這些數(shù)據(jù)， 因為電壓、 電流。電量等數(shù)據(jù)比較少，所以從后實際出發(fā)可以選用24LC16芯片，這樣既節(jié)省了錢又能很好的完成工作， 這種芯片功率損耗比較低， 他不僅結(jié)構(gòu)緊密而且接 口也很容易， 時鐘周期頻率可以達到很高， 寫的周期時間最小可為 5 毫秒，芯片 的電可擦出ROM位數(shù)是16Kbit位，它可以在低于2.5V的情況可以維持運行，它 的等待電流是4

54、uA,該芯片里面的數(shù)據(jù)能夠擦寫100萬次，而且數(shù)據(jù)的儲存時間 很長在四十年以上，該芯片具有 8腳DIP封裝還有多引線的SOIC封裝。該芯片 與主控制芯片硬件接口如下圖該芯片需要提供3.3伏的電壓供電，因此不用顧及它與主控制芯片的電平之 間的裝換，芯片里面的 WP是硬件的寫保護管教，當(dāng)這一端是高電平的時候，關(guān) 閉寫操作，這一端是低電平的時候允許讀寫操作，芯片內(nèi)的SCL表示串行時鐘輸入端，它的功能是控制數(shù)據(jù)的傳輸，SDA表示串行數(shù)據(jù)的輸入和輸出的復(fù)用段， 本畢業(yè)設(shè)計中把A0A1A2設(shè)置為片選引腳，將它們接地，24LC02的工作方式是經(jīng) 字節(jié)去選擇器件內(nèi)部地址還有選擇進行何種操作。仿真器和JTAG接

55、口與單片機的仿真器不一樣，在 DSP內(nèi)沒有，但是可以由IE標(biāo)準(zhǔn)的JTAG接口 與DSP開展仿真，因此它一定要有去仿真的對象和目標(biāo)系統(tǒng)， 與DSPS口然后由 它來針對系統(tǒng)進行運行試驗。本電池管理系統(tǒng)硬件電路由14引腳的連接口，運行主控制芯片的軟硬件。 它的接線如圖所示。TMS是表示模擬的輸入信號，當(dāng) TCK達到上升沿的時候，TMS狀態(tài)就可以決 定TAP將執(zhí)行什么工作狀態(tài)；TCK表示的是測試時鐘，它是用來提供適中的為 寄存器與控制器，它們會隨著 TCK同步信號串行移入數(shù)據(jù)和指令；TDI是數(shù)據(jù)寄 存器和指令的串行輸入端，當(dāng)TCK達到上升沿的時刻，系統(tǒng)就會對TDI引腳數(shù)據(jù) 進行采樣并將結(jié)果傳送到寄存器

56、中；TDCK TDI的操作模式一樣，區(qū)別是TDC是 在TCK下降沿而不是上升沿發(fā)生改變。TAP指的是用于測試的訪問端口。3.4 信號采集 表征電池性能的參數(shù)有很多，例如電流、溫度、電壓、內(nèi)阻等，應(yīng)用過程中 對一個或幾個參數(shù)進行控制可保障系統(tǒng)的壽命和應(yīng)用安全， 一般檢測電壓、溫度、 電流來判斷和控制電源系統(tǒng)工作狀況。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖和功能圖。監(jiān)控系統(tǒng)測量電池的關(guān)鍵參數(shù)電壓、電流、溫度，估計電池模塊的SOC和 SOH BMS采集的數(shù)據(jù)可以有效管理和控制電池，所以數(shù)據(jù)的采樣頻率、數(shù)據(jù)過濾和 精度很重要。3.4.1 電壓檢測信號采集電壓是所有參數(shù)中最能表征出電池的狀況， 依據(jù)即時電池的端電壓判斷電池 是否過充電，此外通過電壓的測量也可以初步估計電池的SOC。本畢業(yè)設(shè)計的管理對象是鎳氫電池，電動汽車的電池組有 384節(jié) 1.2V 鎳氫 電池組成，BMS采集所有鎳氫電池的單體電壓，電池組的電壓為460V,采集點所 在的共模電壓較高， 而且兩個采集點之間的壓差不大， 所以這些采集點需要經(jīng)過 隔離才能實現(xiàn)良好的檢測， 在采集點的電路前段和在處