锂电池管理系统的分析研究与实现
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３
锂电池管理系统的砌ｆ究与实现
地线绝缘失效检测： ?自动开关与手动开关连锁。
容量的估计比较准确。
关键词：电池管理系统；ＳＯＣ：均衡充电；ＡＴＭＥＧ８Ｌ
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ
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Ｌｉ．ｉｏｎ ｂａｔｔｅｒｉｅｓ
温度的测量。
０．２．１．３
ＥＶｌ的电池管理系统
通用汽车公司推出的ＥＶｌ电动汽车由２６个铅酸蓄电池供电，放电深度８０％，电池寿命是
４５０个深放电周期，１１３公里市内行驶里程<美国环保局指标，ＵＳＡ
ＥＰＡ
Ｓｃｈｅｄｕｌｅ），１４５公里
’高速公路行驶里程<美国环保局指标，ＵＳＡＥＰＡＳｃｈｅｄｕｌｅ）【８】ｏ ＥＶｌ的电池管理系统概念定义包括四个组成部分：
能源，锂电池的管理和应用成为水下机器人和电动汽车等发展的关键技术之一【１１［３１。
电池管理系统直接检测及管理储能电池工作的全过程，包括电池充放电过程管理、电池
温度检测、电池电压电流检测、电量估计、单体电池间的均衡、电池故障诊断等几个方面［２１： <１）电池充放电过程管理：即实时监控电池充放电时的温度、电压、电流等参数，在发 现异常情况时及时做断开充电电路，发出报警信息等相应处理。
池的管理和应用成为水下机器人和电动汽车等发展的关键技术之一。本文研究了锂电池管理
系统，阐述了系统设计与实现方法。
首先分析了锂电池的工作特性，影响剩余容量的因素，比较了几种估算电池荷电状态
<ＳＯＣ）的方法，并研究了在本系统中采用的ＳＯＣ估算方法，即开路电压与电量累积相结合
的方法。
然后设计和实现了一种锂电池管理系统，电池管理系统直接检测及管理锂电池工作的全
０前言
０．１锂电池管理系统概述
二十世纪九十年代以来，锂电池的研究和生产都取得了重大的进展，在各个领域的应用
也越来越广泛。由于锂电池具有放电电压稳定，工作温度范围宽，自放电率低，储存寿命长， 无记忆效应，体积小，重量轻及无公害等优点，目前已逐渐替代铅酸蓄电池、镍镉蓄电池， 成为动力电池的主流。近年来，锂电池也被研究人员用在水下机器人和电动汽车上作为动力
ｆｏｒｗａｒｄ．
ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅｓ．Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ
ｈａｓ ｄｅｅｐｌｙ ｓｔｕｄｉｅｄ ｔｈｅ Ｌｉｔｈｉｕｍ ｂａｔｔｅｒｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ
ｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄ
ｔｈｅ ｌｏｇｉｃａｌ ｄｅｓｉｇｎ
ｔｈｏｕｇｈｔｓ ａｎｄ ｒｅａｌｉｚｅｄ ｍｅｔｈｏｄｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｐｕｔ
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ｓｏｕｒｃｅｓ
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ｋｅｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｆｏｒ ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ
ｏｆ ｔｈｅ
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ＢＡｌ＿ｒＭＡＮ系统
德国的Ｂ．Ｈａｕｃｋ设计的ＢＡＴＴＭＡＮ电池管理系统强调了将所有的不同型号动力型电池组
的管理做成一个系统，通过改变硬件的跳线和在软件上增加选择参数的办法，来实现对不同
型号电池组的管理。之所以要这样做，是根据对不同型号的电池组的管理可分为共同的部分 和特殊的部分【２１。而且共同的部分占很大的比重，他认为这些共同的部分是： ?决定电池能存贮的电流能量； ?决定最弱电池单元的剩余电量； ?能影响电池的运行和数据的记录；
Ｔｈｅ Ｂａｔｔｅｒｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ｗｈｉｃｈ ｔｈｉｓ ＰａＤｅｒ ｈａｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｉＳ ｒｅｌｉａｂｌｅ ａｎｄ
ｅｃｏｎｏｍｉｃａｌ．Ｔｈｅ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｔｈｅ ＳｏＣ ｉｓ ａｕｔｈｅｎｔｉｃ．
Ｋｅｙ
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影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。<保密的学位论文在解密后 适用本授权书）
学位论文作者签名：Ｊ
ｑ丑桶
导师酶Ｉ司卒彬
签字日期勐既炉锄纱目
电话：巧礁．ｇ，卵所／
签字日期：妒７年６月否日
学位论文作者毕业后去向：
工作单位：毽诺象圆名ｆＩｌ幺ｑ
通讯龇蛊乌审窀两区铂西咖亏鳓姨蚴拙。２ｆ
锂电池管理系统的研究与实现
ｂａｔｔｅｒｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ
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ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ｐｅｒｆｏｒｍｓ ｍａｎｙ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｉｎｓｐｅｃｔｉｎｇｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｐｒｏｃｅｓｓ Biblioteka Baiduｈｅｎ ｉｔ’Ｓ ｒｕｎｎｉｎｇ，ｃｅｌｌ ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ，．ｐｒｏｔｅｃｔｉｎｇ ａｎｄ ｄｉａｇｎｏｓｉｎｇ ｔｈｅｂａｔｔｅｒｙ，ｅｓｔｉｍａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ
ｍｅｔｈｏｄｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｃｏｍｐａｒｅｄ．Ｔｈｅｎ
１０９ｉｃａｌ ＳＯＣ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｒａｉｓｅｄ．
ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｔｈｅ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｏｐｅｎ ｃｉｒｃｕｉｔ ｖｏｌｔａｇｅ ａｎｄ Ａｈ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ．
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电池模块<用于汽车驱动和其它用电系统）； ?软件ＢＰＭ<Ｂａｔｔｅｒｙ Ｐａｃｋ Ｍｏｄｕｌｅ）； ?电池组热系统； ?电池组高压断电保护装置<Ｈｉｇｈ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔ）。。 可见，ＥＶｌ的电池管理系统的核心是ＢＰＭ。ＢＰＭ有以下功能： ?单电池电压监测； ?电池组电流分流采样； ?电池组高压保护<保险丝）； ?六个热敏电阻进行温度采样； ?以电池组的平均特性控制充电；
<５）单体电池间的均衡：即为单体电池均衡充电，使电池组中各个电池都达到均衡一致
的状态。
<６）电池故障诊断：即依据所测单个电池温度、电压等参数对比其正常参数范围做出诊
断处理。 目前，电池管理的难点和关键在于： <１）如何根据采集的每块电池的电压、温度和充放电电流的历史数据，建立确定每块电 池剩余能量的较精确的数学模型，即储能电池的ＳＯＣ状态计量技术。 <２）储能电池的快速充电技术及均衡充电技术。这项技术是目前世界正在致力研究与开 发的另一项电池能量管理系统的关键技术【２】。
锂电池管理系统的研究与实现
０．２锂电池管理系统研究现状 Ｏ．２．１国外电池管理系统研究现状
随着近十年来电动汽车研究和使用的不断升温，国外一些大的汽车生产商和电池供应商
针对各种电池作了大量研究及实验，总结出电池的数学模型，并成功开发出许多电池管理系 统装在车上试用。比较有代表性的有：德国Ｍｅｎｔｚｅｒ
ＧｍｂＨ和Ｗｅｍｅｒ Ｒｅｔｚｌａｆｆ为首在１９９１年开始设
计的，并于１９９１年１２月首次装车实验，经过不断的实验和修改，于１９９２年４月达到如下功 能【７】： ?能同时对２０个电池单元进行电压测量；
能进行电流和温度测量； ?能根据电池单元对主充电机的充电电流进行控制；
’能用一个小的充电机对单个电池进行均衡充电：
能储存历史数据和与ＰＣ机进行数据通信； ?在仪表盘上显示最差电池单元的剩余电量、电池电流、实际电池电量以及各种异常报
警。 ＢＡＤＩＣＯａＣＨ是ＢＡＤＩＣＨＥＱ系统的改进，它有以下特点：
它的一个最重要的特点是在每个电池单元上加一个非线性电路<ＷＬＣ）来测量电压，并 将一个电池组的八个单元电压都通过一条信号线传递给ＢＡＤＩＣＯａＣＨ系统，并在那里解码；
Ｆｉｒｓｔ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ｔｈｅ Ｌｉ．ｉｏｎ ｂａｔｔｅｒｉｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｆａｃｔｏｒｓ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄ
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ｓｔａｔｅ—ｏｆ－ｃｈａｒｇｅ<ＳＯＣ）ｈａｖｅ
ｂｅｅｎ ａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ＳＯＣ
ａ
ｍｅａｓｕｒｉｎｇ
过程，包括电池充放电过程、电池安全保护、电量估计、单体电池间的均衡、电池故障诊断 几个方面。按照电池管理系统的总体控制方案和模块化设计的思路，详细分析了管理系统的 微控制器、数据采样模块、充电控制模块、均衡模块、液晶显示和串口通信的电路设计和软 件实现。
本文设计的锂电池管理系统硬件电路可靠、经济、抗干扰能力强，经实践检验ＳＯＣ剩余
ｉｎｃｌｕｄｅｓ
ｔｏ
ｍｏｄｕｌｅ ｄｅｓｉｇｎ ｓｔｙｌｅ，ｔｈｅ ｂａｔｔｅｒｙ
ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ
ｓｙｓｔｅｍ
ＭＣＵ ｍｏｄｕｌｅ，ｄａｔａ ｓａｍｐｌｉｎｇ ｍｏｄｕｌｅ，ｃｈａｒｇｉｎｇ
ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｏｄｕｌｅ，ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ
ｃｈａｒｇｉｎｇ ｍｏｄｕｌｅ，ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｍｌ ｄｉｓｐｌａｙ ａｎｄ ｓｅｒｉａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｍｏｄｕｌｅ．
Ｂａｔｔｅｒｙ Ｕｓｉｎｇ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｍｏｄｕｌａｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ
Ｓｙｓｔｅｍ）；美国ＡＣ
Ｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎ公司开发的名为ＢａｔＯｐｔ的高性能电池管理系统【２】【７１。
０．２．１．１
ＢＡＤＩＣＨＥＱ系统及ＢＡＤＩＣＯａＣＨ系统
Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ
ＢＡＤＩＣＨＥＱ系统是以Ｍｅｎｔｚｅｒ
本文由xiaocai138贡献
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中国海洋大学 硕士学位论文 锂电池管理系统的研究与实现 姓名：周亚楠 申请学位级别：硕士 专业：通信与信息系统 指导教师：周东辉 20080601
锂电池管理系统的研究与实现
摘要
近年来，锂离子电池被研究人员用在水下机器人和电动汽车上作为动力能源，锂离子电
确的说明并表示谢意。
学位论文作者签名：Ｊ訇亚桶
签字日期：力明年‘月秀日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人 授权学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用
过放电报警并降低电动汽车行驶性能；
电量或里程计算； ?高压回流继电器<Ｈｉｇｈ Ｖｏｌｔａｇｅ
Ｂｕｓ
Ｒｅｌａｙｓ）。
总的说来，ＥＶｌ的电池管理系统与一般意义上的电池管理系统有区别，它把系统侧重点 放在了电池组的可靠性<Ｓａｆｅｔｙ Ｆｅａｔｕｒｅｓ）上。ＥＶｌ电池管理系统的可靠性措施有： ?电池组高压断电保护装置； ?手动断电开关；
●
<２）电池温度检测：即对电动车蓄电池单个电池进行温度检测，依据电池类型设定该型
号电池安全温度参数范围，在发现温度不在安全范围时做相应处理，并发出报警信息，提示 问题电池的位置。 <３．）电池电压电流检测：即检测蓄电池各组电压、电流，依据检测参数来通过算法判断
电池好坏，并估算剩余电量。 <４）电量估计：即电池剩余电量的测量，依据所测参数准确估测动力电池组的荷电状态 <Ｓｔａｔｅ ｏｆＣｈａｒｇｅ，即ＳＯＣ）。
装有两条ＰＷＭ信号输出线来控制充电电流和电压的大小； ?最差电池单元的剩余电量被显示出来； ?给最差电池单元以过放保护，给出停止使用信号； ?对最近２４个充放电周期的详细数据进行存贮并允许在对电池好坏作判断时进行快速查 找电池基本信息和错误使用情况； ?与ＰＣ机数据传送采用ＲＳ２３２标准。
２
锂电池管理系统的研究与实现 ０．２．１．２
ｏｆ ｃｈａｒｇｅ；ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ
ｃｈａｒｇｉｎｇ；
独创
声
明
本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的
研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，
也不包含未获得
<注；麴遗直墓他盂墓挂别直明鲍：奎拦亘窒２或其他教育机构的学位或证书使 用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明
Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ
ＧｍｂＨ和Ｗｅｍｅｒ Ｒｅｔｚｌａｆｆ为首
设计的ＢＡＤＩＣＨＥＱ系统及ＢＡＤＩＣＯａＣＨ系统；德国的Ｂ．Ｈａｕｃｋ设计的ＢＡＴＴＭＡＮ系统；美 国通用汽车公司生产的电动汽车ＥＶｌ上的电池管理系统；美国Ａｅｒｏｖｉｒｏｎｍｅｎｔ公司开发的
ＳｍａｒｔＧｕａｒｄ系统<Ｌｏｎｇ—Ｌｉｆｅ
锂电池管理系统的砌ｆ究与实现
地线绝缘失效检测： ?自动开关与手动开关连锁。
容量的估计比较准确。
关键词：电池管理系统；ＳＯＣ：均衡充电；ＡＴＭＥＧ８Ｌ
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ
Ｉ ｍｐ Ｉ ｅｍｅｎｔａｔ ｉ
ｏｎ
ｏｆ Ｔｈｅ Ｌ ｉ ｔｈ ｉ Ｓｙｓｔｅｍ
ｕｍ
Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ
Ａｂｓｔｒａｃｔ
Ｉｎ ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓ．ｒｅｓｅａｒｃｈｅｒｓ
ｕｓｅ
Ｌｉ．ｉｏｎ ｂａｔｔｅｒｉｅｓ
温度的测量。
０．２．１．３
ＥＶｌ的电池管理系统
通用汽车公司推出的ＥＶｌ电动汽车由２６个铅酸蓄电池供电，放电深度８０％，电池寿命是
４５０个深放电周期，１１３公里市内行驶里程<美国环保局指标，ＵＳＡ
ＥＰＡ
Ｓｃｈｅｄｕｌｅ），１４５公里
’高速公路行驶里程<美国环保局指标，ＵＳＡＥＰＡＳｃｈｅｄｕｌｅ）【８】ｏ ＥＶｌ的电池管理系统概念定义包括四个组成部分：
能源，锂电池的管理和应用成为水下机器人和电动汽车等发展的关键技术之一【１１［３１。
电池管理系统直接检测及管理储能电池工作的全过程，包括电池充放电过程管理、电池
温度检测、电池电压电流检测、电量估计、单体电池间的均衡、电池故障诊断等几个方面［２１： <１）电池充放电过程管理：即实时监控电池充放电时的温度、电压、电流等参数，在发 现异常情况时及时做断开充电电路，发出报警信息等相应处理。
池的管理和应用成为水下机器人和电动汽车等发展的关键技术之一。本文研究了锂电池管理
系统，阐述了系统设计与实现方法。
首先分析了锂电池的工作特性，影响剩余容量的因素，比较了几种估算电池荷电状态
<ＳＯＣ）的方法，并研究了在本系统中采用的ＳＯＣ估算方法，即开路电压与电量累积相结合
的方法。
然后设计和实现了一种锂电池管理系统，电池管理系统直接检测及管理锂电池工作的全
０前言
０．１锂电池管理系统概述
二十世纪九十年代以来，锂电池的研究和生产都取得了重大的进展，在各个领域的应用
也越来越广泛。由于锂电池具有放电电压稳定，工作温度范围宽，自放电率低，储存寿命长， 无记忆效应，体积小，重量轻及无公害等优点，目前已逐渐替代铅酸蓄电池、镍镉蓄电池， 成为动力电池的主流。近年来，锂电池也被研究人员用在水下机器人和电动汽车上作为动力
ｆｏｒｗａｒｄ．
ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅｓ．Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ
ｈａｓ ｄｅｅｐｌｙ ｓｔｕｄｉｅｄ ｔｈｅ Ｌｉｔｈｉｕｍ ｂａｔｔｅｒｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ
ｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄ
ｔｈｅ ｌｏｇｉｃａｌ ｄｅｓｉｇｎ
ｔｈｏｕｇｈｔｓ ａｎｄ ｒｅａｌｉｚｅｄ ｍｅｔｈｏｄｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｐｕｔ
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ｓｏｕｒｃｅｓ
ｆｏｒ ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ
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ｋｅｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｆｏｒ ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ
ｏｆ ｔｈｅ
ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ｖｅｈｉｃｌｅｓ
ＢＡｌ＿ｒＭＡＮ系统
德国的Ｂ．Ｈａｕｃｋ设计的ＢＡＴＴＭＡＮ电池管理系统强调了将所有的不同型号动力型电池组
的管理做成一个系统，通过改变硬件的跳线和在软件上增加选择参数的办法，来实现对不同
型号电池组的管理。之所以要这样做，是根据对不同型号的电池组的管理可分为共同的部分 和特殊的部分【２１。而且共同的部分占很大的比重，他认为这些共同的部分是： ?决定电池能存贮的电流能量； ?决定最弱电池单元的剩余电量； ?能影响电池的运行和数据的记录；
Ｔｈｅ Ｂａｔｔｅｒｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ｗｈｉｃｈ ｔｈｉｓ ＰａＤｅｒ ｈａｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｉＳ ｒｅｌｉａｂｌｅ ａｎｄ
ｅｃｏｎｏｍｉｃａｌ．Ｔｈｅ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｔｈｅ ＳｏＣ ｉｓ ａｕｔｈｅｎｔｉｃ．
Ｋｅｙ
ｗｏｒｄｓ：ｂａｔｔｅｒｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ；ｓｔａｔｅ Ａ＝ｒＡ嗄ＥＧ８Ｌ
影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。<保密的学位论文在解密后 适用本授权书）
学位论文作者签名：Ｊ
ｑ丑桶
导师酶Ｉ司卒彬
签字日期勐既炉锄纱目
电话：巧礁．ｇ，卵所／
签字日期：妒７年６月否日
学位论文作者毕业后去向：
工作单位：毽诺象圆名ｆＩｌ幺ｑ
通讯龇蛊乌审窀两区铂西咖亏鳓姨蚴拙。２ｆ
锂电池管理系统的研究与实现
ｂａｔｔｅｒｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ
ｈａｓ ｂｅｅｎ
ｒａｉｓｅｄ．ｎｌｅ
ｂａｔｔｅｒｙ
ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ｐｅｒｆｏｒｍｓ ｍａｎｙ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｉｎｓｐｅｃｔｉｎｇｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｐｒｏｃｅｓｓ Biblioteka Baiduｈｅｎ ｉｔ’Ｓ ｒｕｎｎｉｎｇ，ｃｅｌｌ ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ，．ｐｒｏｔｅｃｔｉｎｇ ａｎｄ ｄｉａｇｎｏｓｉｎｇ ｔｈｅｂａｔｔｅｒｙ，ｅｓｔｉｍａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ
ｍｅｔｈｏｄｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｃｏｍｐａｒｅｄ．Ｔｈｅｎ
１０９ｉｃａｌ ＳＯＣ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｒａｉｓｅｄ．
ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｔｈｅ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｏｐｅｎ ｃｉｒｃｕｉｔ ｖｏｌｔａｇｅ ａｎｄ Ａｈ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ．
Ｔｈｅｎ
ａ
ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ
电池模块<用于汽车驱动和其它用电系统）； ?软件ＢＰＭ<Ｂａｔｔｅｒｙ Ｐａｃｋ Ｍｏｄｕｌｅ）； ?电池组热系统； ?电池组高压断电保护装置<Ｈｉｇｈ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔ）。。 可见，ＥＶｌ的电池管理系统的核心是ＢＰＭ。ＢＰＭ有以下功能： ?单电池电压监测； ?电池组电流分流采样； ?电池组高压保护<保险丝）； ?六个热敏电阻进行温度采样； ?以电池组的平均特性控制充电；
<５）单体电池间的均衡：即为单体电池均衡充电，使电池组中各个电池都达到均衡一致
的状态。
<６）电池故障诊断：即依据所测单个电池温度、电压等参数对比其正常参数范围做出诊
断处理。 目前，电池管理的难点和关键在于： <１）如何根据采集的每块电池的电压、温度和充放电电流的历史数据，建立确定每块电 池剩余能量的较精确的数学模型，即储能电池的ＳＯＣ状态计量技术。 <２）储能电池的快速充电技术及均衡充电技术。这项技术是目前世界正在致力研究与开 发的另一项电池能量管理系统的关键技术【２】。
锂电池管理系统的研究与实现
０．２锂电池管理系统研究现状 Ｏ．２．１国外电池管理系统研究现状
随着近十年来电动汽车研究和使用的不断升温，国外一些大的汽车生产商和电池供应商
针对各种电池作了大量研究及实验，总结出电池的数学模型，并成功开发出许多电池管理系 统装在车上试用。比较有代表性的有：德国Ｍｅｎｔｚｅｒ
ＧｍｂＨ和Ｗｅｍｅｒ Ｒｅｔｚｌａｆｆ为首在１９９１年开始设
计的，并于１９９１年１２月首次装车实验，经过不断的实验和修改，于１９９２年４月达到如下功 能【７】： ?能同时对２０个电池单元进行电压测量；
能进行电流和温度测量； ?能根据电池单元对主充电机的充电电流进行控制；
’能用一个小的充电机对单个电池进行均衡充电：
能储存历史数据和与ＰＣ机进行数据通信； ?在仪表盘上显示最差电池单元的剩余电量、电池电流、实际电池电量以及各种异常报
警。 ＢＡＤＩＣＯａＣＨ是ＢＡＤＩＣＨＥＱ系统的改进，它有以下特点：
它的一个最重要的特点是在每个电池单元上加一个非线性电路<ＷＬＣ）来测量电压，并 将一个电池组的八个单元电压都通过一条信号线传递给ＢＡＤＩＣＯａＣＨ系统，并在那里解码；
Ｆｉｒｓｔ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ｔｈｅ Ｌｉ．ｉｏｎ ｂａｔｔｅｒｉｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｆａｃｔｏｒｓ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄ
ｏｎ
ｔｈｅ
ｓｔａｔｅ—ｏｆ－ｃｈａｒｇｅ<ＳＯＣ）ｈａｖｅ
ｂｅｅｎ ａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ＳＯＣ
ａ
ｍｅａｓｕｒｉｎｇ
过程，包括电池充放电过程、电池安全保护、电量估计、单体电池间的均衡、电池故障诊断 几个方面。按照电池管理系统的总体控制方案和模块化设计的思路，详细分析了管理系统的 微控制器、数据采样模块、充电控制模块、均衡模块、液晶显示和串口通信的电路设计和软 件实现。
本文设计的锂电池管理系统硬件电路可靠、经济、抗干扰能力强，经实践检验ＳＯＣ剩余
ｉｎｃｌｕｄｅｓ
ｔｏ
ｍｏｄｕｌｅ ｄｅｓｉｇｎ ｓｔｙｌｅ，ｔｈｅ ｂａｔｔｅｒｙ
ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ
ｓｙｓｔｅｍ
ＭＣＵ ｍｏｄｕｌｅ，ｄａｔａ ｓａｍｐｌｉｎｇ ｍｏｄｕｌｅ，ｃｈａｒｇｉｎｇ
ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｏｄｕｌｅ，ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ
ｃｈａｒｇｉｎｇ ｍｏｄｕｌｅ，ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｍｌ ｄｉｓｐｌａｙ ａｎｄ ｓｅｒｉａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｍｏｄｕｌｅ．
Ｂａｔｔｅｒｙ Ｕｓｉｎｇ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｍｏｄｕｌａｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ
Ｓｙｓｔｅｍ）；美国ＡＣ
Ｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎ公司开发的名为ＢａｔＯｐｔ的高性能电池管理系统【２】【７１。
０．２．１．１
ＢＡＤＩＣＨＥＱ系统及ＢＡＤＩＣＯａＣＨ系统
Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ
ＢＡＤＩＣＨＥＱ系统是以Ｍｅｎｔｚｅｒ
本文由xiaocai138贡献
pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。
中国海洋大学 硕士学位论文 锂电池管理系统的研究与实现 姓名：周亚楠 申请学位级别：硕士 专业：通信与信息系统 指导教师：周东辉 20080601
锂电池管理系统的研究与实现
摘要
近年来，锂离子电池被研究人员用在水下机器人和电动汽车上作为动力能源，锂离子电
确的说明并表示谢意。
学位论文作者签名：Ｊ訇亚桶
签字日期：力明年‘月秀日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人 授权学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用
过放电报警并降低电动汽车行驶性能；
电量或里程计算； ?高压回流继电器<Ｈｉｇｈ Ｖｏｌｔａｇｅ
Ｂｕｓ
Ｒｅｌａｙｓ）。
总的说来，ＥＶｌ的电池管理系统与一般意义上的电池管理系统有区别，它把系统侧重点 放在了电池组的可靠性<Ｓａｆｅｔｙ Ｆｅａｔｕｒｅｓ）上。ＥＶｌ电池管理系统的可靠性措施有： ?电池组高压断电保护装置； ?手动断电开关；
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<２）电池温度检测：即对电动车蓄电池单个电池进行温度检测，依据电池类型设定该型
号电池安全温度参数范围，在发现温度不在安全范围时做相应处理，并发出报警信息，提示 问题电池的位置。 <３．）电池电压电流检测：即检测蓄电池各组电压、电流，依据检测参数来通过算法判断
电池好坏，并估算剩余电量。 <４）电量估计：即电池剩余电量的测量，依据所测参数准确估测动力电池组的荷电状态 <Ｓｔａｔｅ ｏｆＣｈａｒｇｅ，即ＳＯＣ）。
装有两条ＰＷＭ信号输出线来控制充电电流和电压的大小； ?最差电池单元的剩余电量被显示出来； ?给最差电池单元以过放保护，给出停止使用信号； ?对最近２４个充放电周期的详细数据进行存贮并允许在对电池好坏作判断时进行快速查 找电池基本信息和错误使用情况； ?与ＰＣ机数据传送采用ＲＳ２３２标准。
２
锂电池管理系统的研究与实现 ０．２．１．２
ｏｆ ｃｈａｒｇｅ；ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ
ｃｈａｒｇｉｎｇ；
独创
声
明
本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的
研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，
也不包含未获得
<注；麴遗直墓他盂墓挂别直明鲍：奎拦亘窒２或其他教育机构的学位或证书使 用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明
Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ
ＧｍｂＨ和Ｗｅｍｅｒ Ｒｅｔｚｌａｆｆ为首
设计的ＢＡＤＩＣＨＥＱ系统及ＢＡＤＩＣＯａＣＨ系统；德国的Ｂ．Ｈａｕｃｋ设计的ＢＡＴＴＭＡＮ系统；美 国通用汽车公司生产的电动汽车ＥＶｌ上的电池管理系统；美国Ａｅｒｏｖｉｒｏｎｍｅｎｔ公司开发的
ＳｍａｒｔＧｕａｒｄ系统<Ｌｏｎｇ—Ｌｉｆｅ