设计动力锂电池组的的智能管理系统
比亚迪e6电池组电池管理系统
解析比亚迪e6锂电池组的BMS电池管理系统导读： e6电动汽车采用磷酸铁锂电池，简称铁电池，也是锂电池组的一种，它放在汽车底部，由90个单体电池组成，总电压307V，电池容量达220A·h，可以使续驶里程达到300km。
比亚迪E6是比亚迪自主研发的一款纯电动crossover，它兼容了SUV和MPV的设计理念，是一款性能良好的跨界车。
它的续驶里程超过300Km，为同类车型之冠。
e6最大的亮点，即采用电力驱动，其动力锂电池和启动锂电池组均采用比亚迪自主研发生产的ET-POWER铁电池，不会对环境造成任何危害，其含有的所有化学物质均可在自然界中被环境以无害的方式分解吸收，能够很好地解决二次回收等环保问题，是绿色环保的电池。
电动汽车锂电池组管理系统BMS锂电池组管理系统的作用电池管理系统英文单词batterymanagementsystem，简称BMS。
它的主要作用如下：①电池温度控制汽车动力电池采用大容量单体电池容易产生过热现象，从而影响电池的安全和性能，必须监测和控制温度。
②保持电池组电压和温度的平衡由于电池正负极材料和电池制造水平的差异，电池组各单体电池之间尚不能达到性能的完全一致，在通过串并联方式组成大功率大容量动力锂电池组后，苛刻的使用条件也容易诱发局部偏差，从而引发安全问题。
因此，为确保电池性能良好，延长电池使用寿命，必须使用BMS对电池组进行合理有效的管理和控制。
③防止电池过充过放串联的电池组充电／放电时，部分电池可能先于其他电池充满／放完。
继续充电／放电就会造成过充／过放，电池的内部副反应将导致电池容量下降、热失控或者内部短路等问题。
电池老化、低温等情况，均会导致部分电池的电流超过其承受能力，降低电池的寿命。
④防止电池短路或者漏电由振动、湿热、灰尘等造成电池短路或漏电，威胁驾乘人员的人身安全。
⑤预测电池的SOC和剩余行驶里程SOC（stateofcharge）是指电池的荷电（存电）状态，估算出电动汽车的剩余行驶里程，以便驾驶人提早做好准备。
智能锂电池管理系统的设计与实现
智能锂电池管理系统的设计与实现随着科技的不断发展，锂电池作为一种绿色环保的能源储备方式越来越受到人们的青睐。
然而，锂电池的管理和维护一直是一个比较复杂的问题。
为了解决这个问题，智能锂电池管理系统应运而生。
本文旨在介绍智能锂电池管理系统的设计与实现，借助人工智能技术，实现对锂电池的智能管理和优化。
一、智能锂电池管理系统的背景随着新能源车辆的普及，锂电池的应用也越来越广泛。
然而，锂电池的管理和维护一直是一个比较复杂的问题。
针对这个问题，传统的方案是使用保护板进行管理，但是保护板的精度和可靠性并不高。
为了解决这个问题，智能锂电池管理系统应运而生。
它借助人工智能技术，可以实时地监测、分析和优化锂电池的状态，提高锂电池的效率和寿命。
二、智能锂电池管理系统的原理智能锂电池管理系统的核心是人工智能技术。
系统利用传感器对锂电池的电量、温度、压力等参数进行采集和监测，然后借助人工智能算法对这些数据进行分析和处理，最终输出优化后的控制指令，来实现对锂电池的智能管理。
具体来说，智能锂电池管理系统包含以下几个方面的技术：1. 数据采集技术智能锂电池管理系统需要对锂电池的电量、温度、压力、电流等参数进行采集。
目前，常用的传感器有电流传感器、温度传感器、压力传感器、电压传感器等。
2. 数据处理技术获取到锂电池的数据之后，需要进行处理和分析，以便更好地了解锂电池的状态和性能。
数据处理技术包括数据清洗、数据分析、数据建模等。
3. 人工智能算法人工智能算法是智能锂电池管理系统的核心。
根据锂电池的状态和性能，选择适当的算法进行分析和处理，比如神经网络、深度学习等。
4. 控制指令输出技术智能锂电池管理系统最终需要输出控制指令，来实现对锂电池的智能管理。
控制指令可以通过无线电信号或者有线方式传输到锂电池中，从而对其进行控制。
三、智能锂电池管理系统的优势智能锂电池管理系统相对于传统的锂电池管理方案具有以下优势：1. 提高锂电池的效率和寿命智能锂电池管理系统能够实时地监测、分析和优化锂电池的状态，有效地提高了锂电池的效率和寿命。
动力锂电池组的管理系统(BMS)的认知
放电 Ｖ ＝ ｇ 一 ，（ Ｒ ＋ ｒ ） 一Ｖ Ｃ
＋３ ０ ｍ Ｖ ｏ 充 电大 电流均 衡时应避 免出现 被均 能 ”范 畴 。 但 这 里 讲 的 智 能 主 要 是 指 操 作 衡 电池处在 放电状 态， 而放电被均衡时应避 免 “ 智能” 。 管 理 系统 工作 时， 无 论 是 充电 、 放 被均 衡电池 处在 充电状 态。 否则被 均衡的单节 电 、 电 池 检 查 皆是 一 键式 ， 即 同一 按 键 一次 电池 ， 相当于循环使 用一 次。
！ ！ 垒 ： 塑
工 业 技 术
Ｓｃ ｉ ｅ ｎ ｃｅ ｅ ｎｄ Ｔｅｃｈ ｎｏｌ ｏｇ ｙ １ ｎ ｎｏ ｖａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｈｅｒ ａ ｌ ｄ
动 力锂电池组的管理 系统 （ Ｂ ＭＳ）韵认 知
李永菲 （ 无锡汽车工程学校 江苏无锡
２ １ ４ １ ５ ３ ）
放电每节 能 自检 ， 并 能 有 效处 理 。 确 保 不 会 因管 理 系 １ 管理 系统 Ｂ ＭＳ 应 能对 每 节电池的特 征 组 充电每节电池 皆充 满而又无过 充， 电池 都放 完而又无过放 ， 才能达到提 高续 行距 统 有 问题 而使 如车辆 等用 电设 备发 生故 障 ， 参 数 进 行测 算
操作。 系 统 自动 识 别工作 内 容及 工作 是 否结
式中 ： 为电池 的电 极结 点和 引线 电 阻，
可认 为是 已知的常 数 。 Ｒ ： 为 电池的内阻， 它是
束， 当判 定 工作 已结 束时 则 自动 切 断 电源 包 括 自身的供 电电源。 动力锂 电池 组管 理系统 ，
中图分类号： Ｔ Ｍ ９ １ ２
文献标识码 ： Ａ
新型锂电池组智能管理模块的介绍
ｔｅ ｐ ｏｅ ｔ ｎ ｕ ｈ ａ ｖ ｒ ｈ ｒ ｅ ｏ ｅ ｄ ｓ ｈ ｒｅ ｎ ｖ ｒ ｕ ｒ ｎ ｏ ｎｙ ｒｔ ｅ ｂ ｔ ｒ ｐ ｃ ｕ ［ ｕ ａ ｈ ｌ ｈ ｕ ｈ ｒ ｔｃｉ ｓｓ ｃ ｓ ｏ ｅ ｃ ａ ｇ ． ｖ ｒ ｉｃ ａ ｇ ．ａ ｄ ｏ ｅｃ ｒｅ ｔｎ ｔｏ ｌ ） ｈ ａｔ ｙ ａｋｓ ｂ ｔａｓ ｆｒｅ ｃ ｉ ｉ ｍ ｏ ｅ ｏ＿ ｔ ｉｎ ｂ ｔ ｒ ｆｔ ｅ ｂ ｔ ｒ ａ ｋ ． Ｉ ｄ ｉ ｏ ｏ ｔ ａ． ｔｅ ｍｏ ｕ ｅ ｓ ｐ ｏｔ ｔ ｅ ｔｍｐ ＪＩ１ ｐ ｏｅ ｔ ｎ ａ ｄ ｔ ｅ ｓ ０ ｔ ｉ ｕ ｔ ｏ ａ ｔ ｙ ｏ ｈ ａ ｔ ｙ ｐ ｃ ｓ ｎ ａ ｄｔ ｎ ｔ ｈ ｔ ｈ ｄ ｌ ｕ ｐ ｒｓ ｈ ｅ ｅ‘ Ｉ ｒｔ ｃｉ ｎ ｈ ｈ ｒ ｃｒ ｉ ｅ ｅ ｉ ｝ １ ｌ’ ｏ ｃ
Ａｐ ｉ ２ ６ ｒｌ ００
新型锂电池组智能管理模块的介绍
李 凯 ， 张
斌
广 州 ５０３ ） １６ ０ （ 东省 电子技 术研 究所 ， 广 东 广
摘
要 ：智能动 力锂 离子 电池组能 源管理模 块安装在动 力锂 离子 电池组 内部 ，以微处理 器作 为各种
功能控制的核心． 除了＊４ － １ － ．离子电池组提供过充、 过放 、 过流保护外， 还可有效地对锂离子电池组 内各
电动汽车动力锂电池组电源管理系统设计
电动汽车动力锂电池组电源管理系统设计张辉;李艳东;李建军;赵丽娜【摘要】电动汽车的快速发展,对于动力锂电池进行管理是必不可少的.在电池进行充电时,对电池状态的监控及均衡充电可很好地保护电池的寿命和安全.在需要对大量电池进行管理时,可以通过CAN通信将需要监控的电池进行统一管理.为了更好的管理电池,采用了液晶显示器和上位机对电池进行监控.当电池充电发生故障或者电池充满时,通过电压组的均衡来保护电池组,并发出相应的提示信号.在控制设计方面,主控制处理器采用的是DSP处理器,芯片采用的是C语言编程,通信方式运用了SCI、SPI、CAN等传输形式.上位机是在LabVIEW开发平台上进行设计.【期刊名称】《电源技术》【年(卷),期】2016(040)007【总页数】5页(P1407-1411)【关键词】DSP;电池管理;上位机;CAN总线【作者】张辉;李艳东;李建军;赵丽娜【作者单位】齐齐哈尔大学计算机与控制工程学院,黑龙江齐齐哈尔161006;齐齐哈尔大学计算机与控制工程学院,黑龙江齐齐哈尔161006;齐齐哈尔大学理学院,黑龙江齐齐哈尔161006;齐齐哈尔大学计算机与控制工程学院,黑龙江齐齐哈尔161006【正文语种】中文【中图分类】TM912为了缓解全国环境污染问题，纯电动汽车得到了快速的发展。
而纯电动汽车发展的瓶颈之一却又在动力蓄电池方面，这给纯电动汽车在续航、动力和安全方面带来了很多麻烦，在蓄电池技术没有很大改进的前提下，对纯电动汽车提升性能方面目前最有效的方法是对电池的管理，使其在电池寿命、安全、续航等方面得到很大的改善，所以说一个好的电池管理方案对纯电动汽车是至关重要的[1]。
人们很早就对电池的管理开始进行了研究，并且取得了很大的成就。
早在1997年日本青森工业研究中心就开始对BMS的实际应用进行研究，美国Villanova大学和USNanocorp公司已经合作多年对各种类型的电池SOC进行基于模糊逻辑的预测，丰田、本田及通用汽车公司等都把BMS纳入技术开发重点[2-3]。
电动自行车锂电池管理系统设计
电动自行车锂电池管理系统设计随着环保意识的增强和交通工具的多样化，电动自行车作为一种环保、便捷的交通工具受到了越来越多人的青睐。
然而，电动自行车的一个重要组成部分——锂电池却存在着一些问题，如充电时间长、充电效率低、寿命短等。
为了解决这些问题，设计一个高效的电动自行车锂电池管理系统显得尤为重要。
首先，电动自行车锂电池管理系统应该具备智能充电功能。
智能充电功能可以通过控制充电电流和充电时间来实现，以提高充电效率和缩短充电时间。
此外，锂电池管理系统还应该具备电池容量检测功能，及时监测电池的剩余容量，以免在行驶过程中电池耗尽而无法继续使用。
其次，电动自行车锂电池管理系统还应该具备电池保护功能。
锂电池在充电和放电过程中需控制电流和电压，以避免过充和过放的情况发生，从而延长电池的使用寿命。
此外，锂电池管理系统还应该具备过流保护和过温保护功能，当电池出现过流或过温现象时，系统应及时停止充电或放电，以保护电池的安全使用。
最后，电动自行车锂电池管理系统还应该具备电池均衡功能。
由于锂电池组中的每个单体电池在使用过程中容易出现容量不均衡的情况，导致整个电池组容量下降，降低了电动自行车的续航里程。
因此，电动自行车锂电池管理系统应该能够通过控制每个单体电池的充放电状态，实现电池均衡，从而提高整个电池组的使用效率。
综上所述，电动自行车锂电池管理系统的设计应该包括智能充电功能、电池保护功能和电池均衡功能。
通过合理设计和控制，可以提高电动自行车锂电池的充电效率、延长电池的使用寿命，从而提高电动自行车的续航里程和使用便利性。
电动自行车锂电池管理系统的设计将对电动自行车的发展起到积极的推动作用，为人们的出行提供更加便捷、环保的选择。
动力电池管理系统(BMS)的核心技术【深度解析】
动力电池管理系统(BMS)的核心技术内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展.什么是BMS的核心技术?BMS系统通常包括检测模块与运算控制模块。
检测是指测量电芯的电压、电流和温度以及电池组的电压，然后将这些信号传给运算模块进行处理发出指令。
所以运算控制模块是BMS的大脑。
控制模块一般包括硬件、基础软件、运行时环境(RTE)和应用软件。
其中最核心的部分——应用软件。
对于用Simulink 开发的环境的一般分为两部分：电池状态的估算算法和故障诊断以及保护。
状态估算包括SOC(State Of Charge)、SOP(State Of Power)、SOH(Stateof Health)以及均衡和热管理。
电池状态估算通常是估算SOC、SOP和SOH。
SOC (荷电状态)简单的说就是电池还剩下多少电;SOC 是BMS中最重要的参数，因为其他一切都是以SOC为基础的，所以它的精度和鲁棒性(也叫纠错能力)极其重要。
如果没有精确的SOC，加再多的保护功能也无法使BMS正常工作，因为电池会经常处于被保护状态，更无法延长电池的寿命。
此外，SOC的估算精度也是十分重要的。
精度越高，对于相同容量的电池，可以有更高的续航里程。
所以，高精度的SOC估算可以有效地降低所需要的电池成本。
比如克莱斯勒的菲亚特500e BEV，可以一直放电SOC=5%。
成为当时续航里程最长的电动车。
下图是一个算法鲁棒性的例子。
电池是磷酸铁锂电池。
它的SOCvs OCV曲线在SOC从70%到95%区间大约只变化2-3mV。
而电压传感器的测量误差就有3-4mV。
在这种情况下，我们有意让初始SOC有20%的误差，看看算法能不能够把这20%的误差纠正过来。
基于STM32的锂电池管理系统设计
本设计是对 １５节单体锂电池进行电 压 采集， 要求从每一节 锂 电 池 的 正 负 极 引 出 接 线 端 子，然 后通过 ＲＣ滤波 电 路 连 接 到 芯 片 的 ＶＣ端 口 作 为 电压信号的 输 入 端。ＲＣ低 通 滤 波 电 路 可 以 滤 除 信号中的 高 频 干 扰 信 号。 通 过 ＢＱ７６９４０芯 片 对 电压信号进行 模 数 转 换，将 转 换 结 果 送 到 内 部 逻 辑电路。经过 Ｉ２Ｃ总线接口与控制器通信 。 ［４］
硬件电路分为 ＭＣＵ单 元、检 测 单 元、均 衡 单 元和电源单元，其整体结构如图 １所示。
图 １ 系统整体结构
１．１ ＭＣＵ单 元 笔者 采 用 ＳＴＭ３２系 列 单 片 机 的 Ｆ１０３ＶＢＴ７，
该单片机具有以下的特性： ａ．它 是 基 于 ３２位 的 ＡＲＭ ＣｏｒｔｘＭ３内 核，
具有 ７２ＭＨｚ的高速处理能力，可以很 好 地 满 足 控 制要求 ； ［３］
ｂ．具有较 大 的 片 上 Ｆｌａｓｈ，存 储 器 容 量 达 到 了 １２８ＫＢ。 １．２ 电 源 单 元
在本系统中，电 源 单 元 主 要 是 为 整 个 系 统 提 供稳定的 ５Ｖ和 ３．３Ｖ直 流 电 源，运 用 ｌｍ５００８和 ａｍｓ１１７两款稳压芯片，电 路 设 计 简 单 而 且 能 高 效 地满足整个系统供电。 １．３ 检 测 单 元
因为 ＢＱ７６９４０芯片内 部 有 库 仑 电 荷 计 数 器， 该芯片是可以直接测量电池电流的。除此之外该 芯片 还 可 以 测 量 外 部 的 ３处 温 度，但 是 需 要 配 合 外部的温度传感器进行使用。本设计采用热敏电 阻作为传感器，然 后 将 热 敏 电 阻 的 正 负 极 分 别 与 芯片的引脚连接。 １．４ 均 衡 电 路
锂电池管理系统解决方案
锂电池管理系统解决方案
锂电池管理系统（BMS）是用来监控和控制锂电池组的电池管理系统。
以下是一些解决方案可以提高锂电池组的性能和安全性：
1. 电池状态监测：BMS可以实时监测锂电池的电流、电压、温度等参数，以确保电池的正常工作状态。
2. 电池均衡技术：BMS可以实现对电池组内单体电池的均衡充电，以避免某些电池充放电不平衡问题，延长整个电池组的寿命。
3. 温度管理：BMS可以根据电池组的温度情况进行智能控制，避免过热或过冷对电池性能的影响。
4. 充放电保护：BMS可以监测电池组的充放电过程，一旦出现异常情况，例如过充、过放、短路等，BMS将及时切断电流，以保护电池和系统的安全。
5. 故障诊断和报警：BMS可以检测电池组的故障，并及时发出警报以便用户采取相应的措施，避免进一步损害。
6. 数据记录和分析：BMS可以记录和存储锂电池的使用信息和性能参数，以便用户分析和评估电池组的健康状况，优化使用策略。
需要注意的是，使用BMS时应选择正规合法的厂家和产品，并按照厂家的指南安装和使用，以确保符合中国的法律政策和相关标准要求。
锂电池管理系统原理
锂电池管理系统原理
锂电池管理系统（BMS）是一套专门用于管理和保护锂电池
的系统，其原理主要包括以下几个方面：
1. 电池监测：BMS通过电池管理芯片（BMC）实时监测电池
组中每节电池的电压、温度和电流等参数。
这些数据可以帮助判断电池的状态和健康程度，并用于后续的保护措施。
2. 电压平衡：由于电池组中不同电池之间的差异，有些电池可能会过充或者过放，从而影响电池寿命和安全性。
BMS可以
根据每节电池的电压数据，通过控制电池之间的连接断开或者连接，来实现电压平衡。
通常采用的方法是将电池组中电压较高的电池通过分流电阻或者激励电路耗散掉一部分电量，使其电压接近于其他电池。
3. 温度管理：电池的温度对其性能和寿命有很大影响，BMS
会通过温度传感器监测电池组的温度。
当电池温度超过预设范围时，BMS会采取相应的措施，例如降低充电速度或停止充电，以保护电池不受过热损坏。
4. 充放电控制：BMS可以根据电池的特性和使用需求，控制
电池的充放电过程。
例如，在充电时可以控制充电电流和充电电压，以防止电池过充；在放电时可以根据需求控制放电电流，以防止电池过放。
此外，BMS还可以检测并保护电池组充放
电过程中的过流、短路等异常情况。
5. 故障诊断和报警：BMS可以实时监测电池组的状态，当发
现电池出现故障或者异常时，会通过报警装置发出警报，并记录相关故障信息，以便进行故障诊断和处理。
综上所述，锂电池管理系统通过电池监测、电压平衡、温度管理、充放电控制和故障诊断等多种手段，来保护锂电池的安全性、延长电池的寿命，并实现对电池组的智能化管理。
基于AT89C51CC01的锂电池组智能管理监控系统设计
２ 电池 组 智 能 管 理 系统 硬 件 设 计
监控 系统 的硬件 结构 主要 包括 ０ ８ ０锂 电池智 能 管 Ｚ９ 理模 块 、监控模 块 、显示模 块和声 光 报警模 块 。 （ ）主控 ＭＣ 电路 。主控 ＭＣ １ Ｕ Ｕ采 用 Ａ ８ Ｃ １ Ｃ １ Ｔ ９ ５Ｃ ０ 单 片机 ，它是 一种 功能 强大 的 ８位微 控制 器 。自带 Ｃ ＡＮ 控 制 器 和 内 置 ３ Ｂ Ｆ ＡＳ ＲＯ ２ Ｋ Ｌ Ｈ Ｍ。２ Ｅ Ｒ Ｍ 和 ＫＢ Ｅ Ｐ Ｏ １ Ｋ Ａ ． Ｂ Ｒ Ｍ。可 控制 １ ２ ５个 Ｃ ＡＮ通 道 ，这些 通 道 可 编程
的功 能更 完善 。
管理 ，将会 使 蓄 电池 组 内单 体 之 间的差 异在 使 用过 程 中 逐 渐 增 大 ，导 致 电池 组 在 运 行 一 段 时 间后 出现 单 体 过 充 、过 放 、过 流及 电池组 环 境 温 度过 高 等一 系 列 故 障 ， 造 成整个 电池 组 的使 用 寿命 缩减 ．性 能下 降 ．严 重 时甚
时 显 示 电 池 组 的 各 种 状 态 ，发 挥 了 电 池 组 整 体 的 最 大 性 能 ． ．
关 键 词 ： 智 能 管 理 模 块 ：Ｓ ＯＣ； 能 量 均 衡 ：Ａ ９ ５ Ｃ １ Ｔ８ Ｃ １ Ｃ０
中图分类 号 ：Ｔ ４ Ｂ７
文献 标识 码 ：Ａ ｄ ｉ ０３ ６ ／．ｓ ． ０ — ６ ３２ １ ． ．５ ｏ： ．９ ９ｊ ｓｎ１ ２ ６ ７ ．０ １ ６０ ８ １ ｉ ０ ０
电流 、剩 余 电量
等 。 Ｉ 电路 如 ２ Ｃ
图 ２所 示 ．ＸＳ ２
根 据 电量估 测算法 ，对 电池 的 当前 电量进 行估 算 ；数 据 采 集模块 负责采集 电池 的各 种状 态参数 ，如 电流 、电压 、
锂电池管理系统介绍
储能领域
总结词
在储能领域，锂电池管理系统发挥着至关重要的作用，能够提高储能系统的效率和安全 性。
详细描述
锂电池管理系统通过对电池的充放电过程进行智能控制，优化电池的储能效果，提高储 能系统的能量利用率。同时，该系统还能实时监测电池的状态，预防电池故障，确保储
能系统的安全稳定运行。
航空航天领域
总结词
3
热管理系统能够提高锂电池管理系统的可靠性和 寿命，降低因过热而引发的安全风险。
预警系统
01
预警系统负责对锂电池管理系 统的异常情况进行监测和预警 。
02
预警系统通过传感器和电子电 路实时监测电池单元的状态参 数，如电压、电流和温度等。
03
当监测到异常情况时，预警系 统会发出警报，提醒操作人员 及时处理，确保整个锂电池管 理系统的安全运行。
03 锂电池管理系统的工作流 程
充电管理
充电控制
根据电池的电量状态，自动选择合适 的充电模式，如涓流充电、恒流充电 和恒压充电等，以保护电池不受损坏 。
充电保护
在充电过程中，管理系统能够检测到 异常情况，如过压、过流或过温等， 并采取相应的保护措施，如切断充电 电源，防止电池过充或损坏。
放电管理
电池单元的性能直接影响整个锂电池管理系统的 性能和安全性。
电池管理系统（BMS）
BMS是锂电池管理系统的关键组成部分，负责对电池单元进行监测、控制 和保护。
BMS的主要功能包括：监测电池单元的电压、电流和温度；控制充电和放 电过程；保护电池单元免受过充和过放等损害。
BMS通过电子电路和控制算法实现上述功能，确保电池单元的安全和稳定 运行。
应用领域
BMS广泛应用于电动汽车、混合动力汽车、电动自行车、无 人机、储能系统等领域，是现代电力电子系统和新能源技术 的重要组成部分。
智能锂电池管理系统设计与控制
智能锂电池管理系统设计与控制使用锂电池的设备已经不再仅仅是移动设备和低功耗设备。
随着技术的飞速进步，锂电池已经被广泛的应用于电动汽车、储能系统等高要求领域。
同时，随着市场对于高效率、低维护的要求越来越高，设计一套智能化的锂电池管理系统（BMS）已经成为了一个必备的条件。
智能化的锂电池控制系统，可以大大提升锂电池的使用寿命、充电效率、放电安全，并且能够实现的电量监控和呈现，售后服务的智能化等多种功能。
一、智能锂电池管理系统的基本功能智能锂电池管理系统（BMS）作为锂电池的核心部件，具备以下几个主要功能。
1. 锂电池的充电管理充电是锂电池的一个非常关键的环节。
智能BMS通过监控锂电池电压、电流、温度等参数，综合算法对锂电池进行管理和控制，以保证充电效率和充电安全。
通过根据不同的充电环境和电池状态，自动调整充电电压和充电电流，充分利用充电过程中的时间，让电池有效补充电量，并且避免电池在充电过程中过度放热，延长电池寿命。
2. 锂电池的放电管理智能BMS通过监控电池电流、电压、温度等参数，综合算法控制电池的放电速率和放电电量，使电池有一个合理的放电范围，从而避免电池过度放电，延长电池的使用寿命。
3. 电池容量检测和电池寿命预测动力锂电池常常因为长期使用，电池化学材料的寿命不可避免地会出现损耗，导致容量、电压等参数的变化。
智能BMS通过电池容量检测和电池寿命预测算法，能够及时发现电池寿命变化的迹象，预测电池的使用寿命，促使用户及时更换电池，减少电池故障的风险，从而更好地保护电池。
二、智能锂电池管理系统的具体实现智能锂电池管理系统有很多的实现方式，这里简单介绍其中一种。
1. 采集系统智能锂电池管理系统的首要任务是采集电池信息，并将采集到的信息传输到控制平台进行处理。
因此，锂电池采集系统是整个BMS中一个非常重要的环节。
电池采集系统包含BMS主控制器、电池温度、电池电压检测、放电电流检测、充电电流检测等组成部分。
锂离子电池智能管理系统的设计研究
程 中 ，经常出现过放 电、过充电或者过高温等 问题 ，极 易造成爆炸 、燃烧等安全事故。尤其随着锂离子 电池的
二 、充 电控 制模块 的 实现
一
成组使用 ，由于个体 电池之间的不一致性 ，严重影响 电 池组寿命 。因此 ，针对锂离子电池组运行存在的问题 ，
本文将对锂离子 电池智能管理系统 的设计与应用进行具 体分析 ，以实现锂离子电池组 的均匀充放 电，加强保护
虽 然耗 能较小 ，但是均衡 电流的能量不 强。因此 ，可 以 考 虑选择速度与效率兼顾的变压器 均衡法 。在具体设计
六 、软件 设计 的 实现
在锂离子电池智能管理系统 中，软件设计主要通过 单片机 的Ｃ 语言程序来 实现 ，其 中包括电流检测 、电压
检测、温度检测 、充 电管理、能量均衡、数据存储 以及
电、闲置、过流等 ，针对实际状态做 出处理或调整。当 采集并分析每节锂离子电池 的电压之后 ，通过系统决定
四、均衡模 块 的实现
由于锂离子 电池组是 由若 干个 电池 串联而成 ，且 电池 的个体之间存在 内部差异 ，经过多次充 电、放电之
是否开启均衡模块 ，以实现锂离子 电池组 的能量均衡控
自动断开 。在该环节 中，对电池 中的 电流、电压 、温度
值等进行检测 ，如果 出现过流、过压或者温度过高等问
图１离子电池智能管理系统框架
题 ，则立 即切断充电回路 ，将故 障提示灯点亮 ，发 出报
警信号 ，以备及 时处理。
在该系统 中，主要 以单片机为核心 ，通过对相关 电
流信息的采集 ，进一步判断 电池组 的状态 ，如充 电、放
＜ ＜ 墨墨 △ 垦 里 ， ＜
筻 堡
锂离子电池智能管理 系统的设计研 究
动力锂离子电池智能管理系统数据采集单元设计
动力锂 离子 电池智 能管理系统
数据采集单元设计
张华锋 ，廖 菲 ，管道安 ，彭元 亭
ｆ １ ． 武 汉 船 用 电力 推 进 装 置 研 究 所 ， 武 汉 ４ ３ ０ ０ ６ ４ ；２ ． 武 汉 电信 网络 监 控 部 ， 武汉 ４ ３ ０ ０ ３ ０ ）
摘
要：分析 了锂 电池 各运 行参数的特点，设计了一种用于锂 电池智能管理系统 的数据采集方法 ，通 过改进的测
量方法实时测量锂 电池组 的单体 电池 电压 、温 度及 充放 电电流 ，并通过Ｃ Ａ Ｎ总线传至上层节 点，为锂 电池 的智能 管理提供现场数据。着重介绍 了该数采单元 的设计原理 以及软硬件 设计 。
供 电池 各运 行 参数 。
在动力电池方面获得应用 。锂 电池过充 、过放 电、 短路 、 温度、 单体电压不一致性等都会对使用效率、 使用 寿命 及使 用 安全产 生影 响 。因此 ，获 得锂 电池 的运 行参 数 从而对 其进 行 实 时监控 是非 常 必要 的 。 在研 制 的锂 电池智 能管理 系统 中，通 过实 时测
ｋ ｉ ｎ ｄ ｏ ｆ ａｔ ｄ ａ ａ ｃ ｑ ｕ ｉ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｆ ｏ ｒ Ｓ ＭＢ Ｓ ． Ｉ ｔ ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｄ ｅ ｓ ｉ ｆ ｅ Ｍ ｄ ａ ｔ ａ ａ ｃ ｑ ｕ ｉ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｔ ｅ ｌ ｌ ｉ ｇ ｅ ｎ ｔ ｍ ａ ｎ ａ ｇ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｆｌ ｏ ｉ ｔ ｈ ｉ ｕ ｍ ｉ ｏ ｎ ｂ ａ ｔ ｔ ｅ ｒ ｉ ｅ ｓ ｂ ｙ ｍ ｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ ａ ｎ ｄ ｔ ｅ ｍ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｆｓ ｏ ｉ ｎ ｇ ｌ ｅ ｃ ｅ ｌ ｌ ， ｃ ｈ ａ ｒ ｇ ｅ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ ｄ ｉ ｓ ｃ ｈ ａ ｇｅ ｒ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ｉ ｎ ｒ ｅ ａ ｌ ｔ ｉ ｍｅ ， ａ ｎ ｄｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｍｉ ｔ ｓ ｄ ａ ｔ ａ ｕ ｐ ｗ ａ ｒ ｄｗ ｉ ｔ ｈ Ｃ Ａ Ｎｂ ｕ ｓ ． Ｉ ｔ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｉ ｎ ｃ ｉ ｐ ｌ ｅ ｓ ， ｈ ａ ｒ ｄ ｗ ａ ｒ ｅ ａ ｎ ｄｓ ｏ ｆ ｔ ｗ ａ ｒ ｅ
动力锂电池管理系统的设计及SOC的估算
一 一 一 一 一 一 一 一 一
１ ６位 ９ Ｓ １ ２ Ｄ Ｔ１ ２ ８ 单 片机 ， 工作 频 率 ２ ４ ＭＨｚ ， １ ２ ８ Ｋ
片内 Ｆ Ｌ ＡＳ Ｈ， ４ Ｋ片内 Ｒ ＡＭ ， ３路 Ｃ ＡＮ 控 制 器 ，
流信 号 ， 经过 信 号 电路调 理滤 波输 入 到 Ｄ Ｓ Ｐ的 Ａ／ Ｄ
电池 组 采取合 适 的 充放 电控制 策 略． ［ 。 ］
电池 组
～ 一 一 一 一 一 一 一
Ｃ
电池 组
１ 系统 硬 件 设 计
１ 系统硬件设计框 图
本 系统 采 用 ５个磷 酸 铁 锂 电池 模 组 ， 每 个 模 组
由２ ４节单 体 电池 串联 而成 ， 每节 单体 电池 的额定 电
好 的充放 电控 制策 略 ， 管理 系统 的研 发尤 为重 要 ． 叫 本 文 针对 目前 电池 管理 系统 的应用 需 求 设计 Ｂ ＭＳ ， 主要 实现 三大 功能 ： １ ） 实时 监测 电池 状态 ， 采集 单体 电池 电压 、 电流和 温度 等 ； ２ ） 在正 确获 取 电池 的状态
系统采 用 分布 式结 构 ， 实现 电池 管理 功能 ． 每 个 电池 组 模块 作 为一个 从 控子模 块 ， 主从 控 系统 间 用 Ｃ ＡＮ 总线进 行通 信 ． 系统 硬件 设计 框 图如 图 １ 所示 ， 虚线 框 为从 控 子模块 框 图． 主 控模 块 主要 功能是 采集 电池 组 总压 信号 和 电
2013年02月vol28no1journalofhubeiuniversityoftechnologyfeb2013收稿日期20121123作者简介张丹明1987女湖北赤壁人湖北工业大学硕士研究生研究方向为电力电子变换器新能源发电技术文章编号1003468401006704动力锂电池管理系统的设计及soc的估算湖北工业大学电气与电子工程学院湖北武汉430068要采用一种分布式控制方案实现了对120节动力锂电池的电压电流温度等数据实时采集
移动机器人的锂电池BMS管理系统设计
移动机器人的锂电池B M S管理系统设计*范烨1,2,陈秋霞1,倪丽慧1(1.浙江树人大学信息科技学院,杭州310015;2.史陶比尔(杭州)精密机械电子有限公司)*基金项目:浙江省青年自然基金资助项目(L Q 18F 030006)㊂摘要:锂电池B M S 管理技术是移动机器人的关键技术,本文设计了基于b q76P L 455㊁S TM 32F 103的锂电池管理系统,实现了电池组电压㊁电流㊁过压㊁过流等状态监测;系统配置均衡电路,电池充电过程中若出现电池单体电压不平衡现象,会触发均衡电路,进而提高电池的安全性,延长使用寿命㊂关键词:B M S ;b q76P L 455;S TM 32F 103;均衡电路;移动机器人中图分类号:T P 242.6 文献标识码:AD e s i g n o f M o b i l e R o b o t L i t h i u m B a t t e r y B M S M a n a g e m e n t S ys t e m F a n Y e 1,2,C h e n Q i u x i a 1,N i L i h u i1(1.C o l l e g e o f I n f o r m a t i o n S c i e n c e ,Z h e j i a n g S h u r e n U n i v e r s i t y ,H a n g z h o u 310015,C h i n a ;2.S t äu b l i (H a n g z h o u )P r e c i s i o n M a c h i n e r y El e c t r o n i c s C o .)A b s t r a c t :L i t h i u m b a t t e r y B M S m a n a g e m e n t t e c h n o l o g y i s t h e k e y t e c h n o l o g y o f m o b i l e r o b o t .T h e l i t h i u m b a t t e r y m a n a g e m e n t s ys t e m b a s e d o n b q 76P L 455a n d S TM 32F 103i s p r o p o s e d t o r e a l i z e t h e m o n i t o r i n g o f b a t t e r y p a c k v o l t a g e ,c u r r e n t ,o v e r v o l t a ge a n d o v e r c u r r e n t .T h e s y s t e m i s e q u i p p e d w i t h e q u a l i z a t i o n c i r c u i t .W h e n t h e b a t t e r y c e l l v o l t a g e i m b a l a n c e o c c u r s ,t h e e q u a l i z a t i o n c i r c u i t i s t r i g ge r e d t o i m p r o v e t h e s af e t y a n d s e r v i c e l i f e o f t h e b a t t e r y.K e y wo r d s :B M S ;b q 76P L 455;S TM 32F 103;b a l a n c i n g c i r c u i t ;m o b i l e r o b o t 引 言锂电池是移动机器人的关键部件,为了保证锂电池能够长期稳定工作,必须增加B M S 管理系统,对电池进行管理和控制,实时监测单体电池的电压㊁电流㊁温度等参数[1-2],防止单体电池的过充㊁过放㊁过流等情况发生,实现单体电池的保护,增加锂电池的使用寿命和安全性㊂这里提出了基于b q76P L 455㊁S T M 32F 103的锂电池B M S 管理系统,实现移动机器人锂电池的监测㊁保护㊁均衡㊂1 锂电池B M S 管理系统必要性锂电池是近年来发展起来的一种动力电池,具有能量密度高㊁体积小㊁寿命长㊁自放电率低等优点,被广泛应用于移动机器人㊂锂电池B M S 管理系统功能方面定义包括监控㊁保护和均衡等方面㊂移动机器人主要采用直流电作为动力电源,电压一般为24V 和48V ,需要多个单体电池串并联以获取较大的电压,这样就需要锂电池B M S 管理系统对每个单体电池的电压㊁电流㊁温度等信息实现监控㊂单体电池在充电过程中,如果充电电压超过电压阈值,电池会发生损坏,甚至爆炸㊂单体电池在工作过程中,如果在低于电压阈值的情况下继续放电,会损坏单体电池㊂如果长期工作在安全温度范围以外,会影响电池寿命,甚至发生自燃现象㊂出于安全考虑,就很有必要使用锂电池B M S 管理系统㊂锂电池需要将多个单体电池串并联使用,由于单体电池内部特性的差异,每个电芯的电压有所差异,会影响电池的使用寿命[3-4],这就需要通过锂电池B M S 管理系统实现均衡和优化,提高能量利用率㊂2 系统总体架构本文设计了B M S 管理系统,以S TM 32F 103为主控制器,使用T I 的电池管理芯片b q 76P L 455实现锂电池B M S 管理,针对移动机器人的使用场合,一片b q76P L 455芯片就可以实现移动机器人的电池B M S 信息采集㊂硬件设计功能模块包括电芯电压检测模块㊁电芯温度检测模块㊁均衡电路㊁S TM 32控制模块㊁U A R T 通信电路㊁C A N 总线通信电路㊂3 系统硬件设计3.1 b q76P L 455电池管理模块设计b q 76P L 455具有无源电芯平衡功能的16节电池监视器,可监视和检测多种不同的故障状态,包括过压㊁欠压㊁过热和通信故障㊂b q 76P L 455可支持6~16节电池,实现电池的数据采集和均衡功能;内部集成14位高精度模/数转换器,全部电芯总转换时间为2.4m s ;6个G P I O 端口㊁8个模拟A U X 输入,支持外接温度传感器和其他传感器㊂通过外部N 沟道F E T 实现指定电芯的被动均衡,该均衡功能的开启可以通过软件控制㊂以菊花链形式外扩16个节点,1个节点外接16个电池,最大可支持256个电池,通过U A R T 与主控芯片通信㊂b q 76P L 455原理图设计如图1所示㊂图1 b q76P L 455原理图b q76P L 455核心引脚有VM ㊁V P ㊁T X ㊁R X 等,功能定义如表1所列㊂表1 b q76P L 455核心引脚引脚引脚接口功能31VM 5V 电源70V P5.3V 模拟电源38T X 串口数据发送端,实现M C U 数据通信39R X 串口数据接收端,实现M C U 数据通信55C OMMH+芯片级联信号54C OMMH-芯片级联信号53C OMM L -芯片级联信号52C OMM L +芯片级联信号3.2 均衡电路设计锂电池需要将多个电芯串并联使用,由于电芯的内阻㊁容量等内部特性有所区别,在电池充放电过程中,每个电芯的电压有所差异,会降低电池的使用寿命,所以需要加入均衡电路加以平衡,防止电芯的过充㊁过放㊂均衡包括被动均衡和主动均衡两种方法:被动均衡可以使能量从电压高的单体电池移走,以热量形式消耗;主动均衡使能量在电池单体之间传递,节省能量㊂被动均衡优势在于成本低,性价比高;主动均衡的优势在于节省能量,但是比被动均衡所需要的电子元件多㊁成本高㊁可靠性差㊁占用空间多,所以这里采用被动均衡方法㊂b q76P L 455可以通过外部N F E T 实现被动均衡,B M S 板均衡电路原理图设计如图2所示㊂图2 B M S 板均衡电路原理图E Q 1为第一节电芯的均衡控制引脚,R 100为均衡电阻㊂当需要均衡时,E Q 1控制Q 1打开,使电芯电压差以热量形式散去,实现被动均衡㊂Z 1为6.2V 齐纳二极管,保证电池采集输入口在热插拔等情况下不损坏b q76P L 455芯片㊂R 102㊁C 2组成R C 滤波电路,防止对电池电压采集的干扰㊂3.3 总线隔离电路设计S TM 32F 103芯片和b q76P L 455通信采用T X ㊁R X 的串口通信,为了保持可靠性,需要采用总线隔离电路,这里通过I S O 7230实现㊂总线隔离电路原理图如图3所示㊂图3 总线隔离电路原理图3.4 主控制器模块设计主控制器模块采用S TM 32F 103芯片,工作频率为72MH z ;36个快速I /O 端口,配置3个U S A R T 接口㊁1个C A N 总线接口㊁2个I 2C 接口㊁2个S P I 接口㊁2个I 2S 接口㊁1个U S B 接口;2个12位模/数转换器,可以实现单次或者多次扫描转换;内部包含8个16位定时器㊂这里采用S T M 32F 103的U A R T 总线接口实现对b q76P L 455的控制,主控制器模块的原理图如图4所示㊂其中R X D ㊁T X D 为S T M 32F 103的U A R T 数据总线;S W 1㊁S W 2㊁S W 3㊁S W 4为拨码输入,设置系统级联的节点号;C A N _T X ㊁C A N _R X 为S T M 32F 103的C A N 总线接口㊂图4 S T M 32F 103原理图4 嵌入式软件设计嵌入式软件采用的开发平台为K e i l 公司的K e i l 5,S TM 32F 103采用U A R T 总线控制b q76P L 455,主要软件模块有串口通信模块㊁A D C 模块㊁时钟模块㊁中断模块㊁定时器模块㊂软件流程包括:系统时钟初始化㊁串口初始化㊁b q76P L 455参数配置㊁单体电池电压采集等㊂b q76P L 455数据通信格式采用标准的8位数据位㊁1位停止位㊁无奇偶校验通用异步接收器,波特率为250k b ps ㊂b q76P L 455参数配置核心命令如表2所列,数据包格式为包头㊁地址㊁寄存器编号㊁数据㊁C R C 编码㊂表2 b q76P L 455参数配置表功能命令功能描述单体电池数量配置91000D 10配置电芯数量为16通道配置940003F F F F 03C 0选择所有电芯采样延时配置91023D 00采样延时为0采样周期配置91023E B C采样周期为60.04μs 清除报错920252F F C 0清除报错过压阈值配置920190D 1E C过压阈值电压4.1V 欠压阈值配置92018E 6148欠压阈值电压1.9V 读取电压值E 10202广播读取电压G P I O 配置91007B 00I /O 口上拉关闭5 实验与结果系统测试一组工作中的磷酸铁锂单体电池实际测试值和B M S 管理系统采集数据值比较,记录数据如表3所列㊂最大误差值为2m V ,满足我国汽车行业标准[5]中单体电压值测量精度要求㊂结 语移动机器人采用的锂电池需要将多个单体电池串并联使用,由于每个单体电池的内部特性差异,需要在锂电池充放电过程中对每个单体电池加以管理㊂本文针对这些情况,提出了一套基于b q76P L 455㊁S TM 32F 103的锂电表3 测试数据池B M S 管理系统,构建了实际的软硬件平台,完成了相关的实验㊂实验表明,系统具有高稳定性㊁高精度,可以很好地保证移动机器人锂电池B M S 管理要求,实现移动机器人锂电池的监测㊁保护㊁均衡㊂参考文献[1]杨书华,邹鹏,石文荣.锂离子电池管理系统研究[J ].电源技术,2015,39(12):25932594,2724.[2]蔡群英,张维戈,王占国.车用动力锂电池组的测量与均衡方法分析[J ].电源技术,2011,35(4):449451.[3]欧阳佳佳.储能电池管理系统研究[D ].杭州:浙江大学,2016.[4]黄正军.动力电池组的均衡控制与设计[J ].装备制造技术,2014(6):5961.[5]中华人民共和国工业和信息化部.Q C /T 8972011电动汽车用电池管理系统技术条件[S ].北京:中国计划出版社,2012.范烨(中级工程师),主要研究方向为人工智能㊁移动机器人导航;陈秋霞(高级工程师),主要研究方向为人工智能㊁自动化控制㊂(责任编辑:薛士然 收稿日期:2018-10-10) 及电流等数据都在正常范围内,说明设计的电路符合要求,能够满足需求,表明本系统能够实现预期目标,进而为电动汽车动力电池组的整体性能提升提供了可靠的保障㊂参考文献[1]郑杭波.新型电动汽车锂电池管理系统的研究与实现[D ].北京:清华大学,2014.[2]肖玉萍.混合动力电动汽车电池管理系统[D ].北京:北方工业大学,2005.[3]陈新,张桂香.纯电动汽车的铅酸蓄电池管理系统设计[J ].电源技术,2012,36(8):11321134.[4]J i n l o n g Z h a n g ,C h a o y i n g X i a .S t a t e -o f -c h a r ge e s t i m a t i o n of v a l v e r eg u l a t e d l e a d a c i d b a t t e r y ba s e d o n m u l t i -s t a t e U n -s c e n t e d K a l m a n F i l t e r [J ].E l e c t r i c a l P o w e r a n d E n e r g y S ys -t e m s ,2011(33):472476.[5]许庆.车辆低温启动锂电池管理系统研究[D ].南京:东南大学,2015.孙宇(硕士研究生),主要从事动力电池管理㊁新能源汽车方向的研究㊂(责任编辑:薛士然 收稿日期:2018-09-21)。
锂离子电池组管理系统BMS主要功能及关键技术
锂离子电池组管理系统BMS主要功能及关键技术（2019锂离子电池安全国际讨论会（华东）报告稿）锂离子电池优点是能量密度大，使用寿命长，缺点是“娇气”一旦使用不当，轻者会大幅影响寿命和续行距离等使用效率，重者或不当使用积累的结果会燃烧爆炸。
为扬长避短，故使用时必须配能确保安全、高效的使用要求的管理系统BMS。
所以，BMS诸功能中，其与使用安全高效直接相关的主要管理功能，应必不可少。
了解才能管理，而这些主要管理功能所需的测知锂离子电池动态特征参数的技术，国内外目前尚未解决。
故目前的BMS基本没有这些主要管理功能。
这一点可从2018年国标“电动汽车用电池管理系统技术条件”征求意见稿的内容可得到左证。
稿中除“估算SOC”外还有什么？某专家说目前锂离子电池燃烧是“被燃烧”。
我同意这种观点。
我认为造成燃烧的责任主要不在电池，因为知道锂离子电池有可能燃烧这些弱点，才配BMS的。
防止这种事故发生本是BMS首要责任，所以燃烧的起因是BMS该管的事没有管，或没有能力管好而造成的。
下面介绍BMS中几个与安全高效使用直接相关的功能及技术。
1、热管理功能：热管理是BMS安全高效使用的主要管理功能之一，大家也都在做。
但因电芯内无法测温度，所以目前的热管理皆是电芯外的热管理。
因动力锂离子电池热容量较大，故内外热平衡迟后时间较长，则可能在较长时间内，电芯内外温差较大。
所以单做外热管理可能有安全隐患，应以内管理为主。
内管理是测电芯对温度敏感的特征参数为判断依据进行管理，可准确、省时、省电。
在北方使用，若引进内加热技术，可能更省时省电。
2、电芯健康和系统故障检查功能：使用系统的故障检查包括BMS自检皆有成熟技术可用，而电芯健康检查必须有测知电芯特征参数和深入了解这些参数变化因果关系的技术，否则无法对电芯的健康状况进行检查，目前虽也有其专用名词SOH，但很难找到具体电芯健康的检查内容和方法。
我们于2010年前已初步解决了此技术问题，故能进行检查，但还有不满意之处，待后来人。
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动力锂电池组智能管理系统设计锂电池由于具有体积小、质量轻、电压高、功率大、自放电少以及使用寿命长等优点，逐渐成为动力电池的主流。
但是由于锂离子电池具有明显的非线性、不一致性和时变特性，因此在应用时需要进行一定的管理。
另外锂电池对充放电的要求很高，当出现过充电、过放电、放电电流过大或电路短路时，会使锂电池温度上升，严重破坏锂电池性能，导致电池寿命缩短。
当锂电池串联使用于动力设备中时，由于各单节锂电池间内部特性的不一致，会导致各节锂电池充、放电的不一致。
一节性能恶化时，整个电池组的行为特征都会受到此电池的限制，降低整体电池组性能。
为使锂电池组能够最大程度地发挥其优越性能，延长使用寿命，必须要对锂电池在充、放电时进行实时监控，提供过压、过流、温度保护和电池间能量均衡。
本文设计的动力锂电池组管理系统安装在锂电池组的内部，以单片机为控制核心，在实现对各节锂电池能量均衡的同时，还可以实现过充、过放、过流、温度保护及短路保护。
通过LCD显示电池组的各种状态，并可以通过预留的通信端口读取各节锂电池的历史性能状态。
系统总体方案设计动力锂电池智能管理系统主要由充电模块、数据采集模块(包括电压、电流、温度数据采集)、均衡模块、电量计算模块、数据显示模块和存储通信模块组成。
系统框图如图1所示。
图1 管理系统结构框图整个系统以单片机为主控制器，通过采集电流信息，判断出电池组是在充电、放电还是在闲置状态及是否有过流现象，并对其状态做出相应处理。
对各节电池电压进行采集分析后，系统决定是否启动均衡模块对整个电池组进行能量均衡，同时判断是否有过充或过放现象。
温度的采集主要用于系统的过温保护。
整个系统的工作状态、电流、各节电压、剩余电量及温度信息都会通过液晶显示模块实时显示。
下面对其各个模块的实现方法进行介绍。
微控制器ATmega8本系统采用的微控制器是美国ATMEL公司推出的一种高性能8位单片机ATmega8。
该单片机具备AVR高档单片机系列的全部性能和特点，支持在线编程(ISP)，只需要一条可自制的下载线就可以进行单片机系统的开发。
其中A Tmega8单片机有6路A/D转换通道，其中有4路为10位精度，在设计中可直接用于电池电压的测量。
A Tmega8的各项性能使其成为适应性强、灵活性高、成本低的嵌入式高效微控制器，特别适合在开发阶段使用。
充电控制模块原理与实现锂电池常规充电法是按预充、恒流、恒压三个阶段进行的，时序图如图2所示。
图2 常规充电法时序图由于管理系统是随电池组一起放在电池箱内，且充电器是外置的，因此如果增加通信接口和外接充电器形成闭环控制，就会使该管理系统的通用性降低。
为实现高通用性，使管理系统和外部的充电器单独工作，本电池管理系统采用间歇式充电法，如图3所示。
图3 间歇式充电法时序图间歇式充电法是在预充和保持阶段通过间歇地打开和关闭充电回路，等效地改变充电电流的大小，进而实现在预充和保持状态时需要小电流、在正常充电时需要大电流的的性能要求。
在对带有管理系统的电池组进行充电时，需要外接与之匹配的恒压电源充电器，对其恒压值U的要求为：U=4.2V×N+损耗电压，其中N为电池节数。
限流值为该动力锂电池的常规充电电流0.3C(C为电池容量)，在进行充电前必须先进行系统的初始化，然后按照间歇式充电法对电池组自动充电。
电压采样模块原理与实现锂离子电池在充电时要求其端电压控制在4.2V以下，为防止过充损坏电池，要求必须在充电时实时检测各单节锂电池电压。
管理系统采用图4所示的电压采样检测方案。
其工作原理是：首先把单刀双掷开关K1、K2向上打到电压测量档，并通过MCU控制的多路开关Kn-1、Kn-2 (n=1、2、3、4、5、6、7)，同步地将电容分别接到各单节电池两端，使电容充电至电容电压等于被测单节电池的电压；然后断开MCU控制的多路开关Kn-1、Kn-2，同时合上开关K3和K4接入A/D转换器进行测量。
该方案可直接使用微处理器内的10位A/D转换器，不需要另外加入A/D芯片，节省了设计成本。
实际电路中的模拟开关采用继电器实现。
均衡模块原理与设计动力电池组是由多个单节电池串联组成的电池模块，由于电池个体之间内部特性的差异，若干次充、放电后，电池组会失衡，严重影响动力电池组的效率与安全。
另外，电池组在充放电过程中的过充电、过放电、电流过大、温度过高等现象会加剧电池间特性的差异，从而引起单节锂电池之间容量、电压等性能的不平衡，最终导致电池组整体特性的急剧衰退和部分电池的加速损坏。
因此在锂电池组合使用时必须要解决各个单节电池在电池组中的平衡问题。
电池组中各节电池电量的均衡可采用电阻均衡、电容均衡、变压器均衡等多种方案。
由于本管理系统是针对大容量的动力锂电池组，若采用电阻均衡，均衡速度快但将会有过多的能量白白浪费掉；电容均衡虽然不额外耗能，但是均衡电流一般较小，很难胜任动力锂电池之间的均衡。
故本均衡模块采用兼顾效率和速度的变压器均衡方案。
在具体设计中直接采用DC/DC开关电源模块。
由于开关电源模块具有功耗小、效率高、体积小、质量轻等优点，将其直接作为均衡模块使用是一个很好的选择。
在具体使用时，根据检测到的各单节电池的电压值判断是否需要对电池组进行能量均衡。
若需要，闭合均衡总开关K5，开关K1、K2向下打到均衡档，用电池组的整体能量对电压最低节电池进行额外的均衡充电，直到各节电池电压值的差别在系统要求范围之内。
原理图如图4所示。
图4 电压采样、均衡充电原理图电流采样的实现电流是电池容量估计的关键参数，因此对电流采样的精度、抗干扰能力和线性度误差的要求都很高。
在本设计中采用LEM公司的闭环电流传感器LTSR25-NP，如图5所示，图5 LTSR25-NP实物图该元件具有出色的精度、良好的线性度和最佳的反应时间。
其额定电流为25A，最高可测80A的电流，满足系统设计的要求。
该电流传感器可把充放电电流转换为0V~5V的电压信号，送至单片机的10位A/D转换器进行转换后可测得充放电电流，测量精度为0.2A。
其工作特性曲线如图6所示。
图6 电流传感器LTSR25-NP 工作特性曲线图中以VREF为参考点电压，默认为2.5V，IP为被测量电流。
温度采样的实现电池管理系统中的温度检测采用的是美国DALLAS半导体公司生产的数字温度传感器DS18B20。
它是单片结构，无需外加A/D转换器即可输出9~12位的数字量。
通信采用单总线协议，对DS18B20的各种操作通过一条数据线即可完成。
因为每个DS18B20都含有唯一的序列码，使每条总线上可同时连接多个DS18B20，这就使得DS18B20连线简单，系统设计灵活，适合用于多点测温系统，特别是与单片机合用构成的温度检测与控制系统。
显示模块的实现LCD显示选用DM12864M汉字图形点阵液晶显示模块。
该模块可显示汉字及图形，内置8192个中文汉字(16×16点阵)、128个字符(8×16点阵)及64×256点阵显示RAM。
主要技术参数和显示特性如下：电源VDD：3.3V~5V(内置升压电路，无需负压)；显示内容：128列×64行；LCD类型：STN；与MCU的接口：8位或4位并行/3位串行；多种软件功能：光标显示、画面移位、自定义字符、睡眠模式等。
本系统使用串行接口，通过液晶模块可显示电池组总电压、各单节电池电压、充放电电流、充放电时间、工作温度以及剩余电量等。
数据存储通信模块的实现锂电池管理系统在锂电池充放电过程中把充放电信息，包括各节电池的电压、充放电电流、工作温度、电池电量等通过采样实时写入Flash存储芯片SST25VF020中保存。
在需要时，可通过串口与上位PC机通信把存储在Flash中的历史数据读到PC上。
SST25VF020是SST25VF系列Flash存储芯片。
其芯片具有以下特点：总容量为2M；单电源读和写操作，工作电压为2.7V~3.3V；低功耗，工作电流为7mA，等待电流为3μA；时钟频率高达33MHz；数据可保存100年；其封装为SOIC和小尺寸的WSON封装。
实际应用电路如图7所示。
图7 FLASH存储器电路原理图软件设计该系统的软件设计采用单片机C语言完成，主要包括单体电压测量程序、电流检测程序、温度检测程序、能量均衡程序、充电管理程序、LCD显示程序及数据存储通信程序等几个程序模块。
其主流程图如图8所示。
图8 主流程图电压测量程序通过单片机的10位A/D转换模块测量单节电池的电压值。
为了提高测量的精度，软件采用“筛值平均”的软件滤波方法。
在对每节电池的模拟量进行测量时，连续测量多次，然后筛去最高值和最低值，再对剩余的测量值取平均值，以获得最佳的测量结果。
然后根据电压的计算方式，获得电池的电压。
在电压测量完成后，运行“冒泡排序”的程序，对所有的电池电压进行排序，标记出最低、最高电池，为均衡模块服务。
充电管理程序通过检测到的单节电池电压判断电池所处的充电阶段，并利用单片机的脉宽调制输出(PWM)来控制MOSFET以实现预充阶段的小电流充电和保持充电阶段的脉冲充电。
当检测到电池充电完毕后，自动断开充电回路。
充电管理模块通过检测到的电压、电流、温度值判断电池是否工作在正常状态，如出现过压、过流或温度过高等现象，立刻通过MOSFET关闭充放电回路，并点亮故障提示灯。