1前言

目前，電池在實際使用中普遍存在的問題是電荷量不足，一次充電行駛里程難以滿足實用要求。

另外，用可測得的電池參數(shù)對電池荷電狀態(tài)(SOC,State-Of-Charge)作出準確、可靠的估計，也一直是電動汽車和電池研究人員關(guān)注并投入大量精力的研究課題。因此有必要建立動力電池測試平臺，利用該平臺對電池相關(guān)參數(shù)進行全面、精確的測量，實現(xiàn)電池性能試驗，工況模擬和算法研究，確定最合理的充放電方式及更為精確的SOC估算方法，從而合理的分配和使用電池有限的能量，盡可能延長電池的使用壽命，進一步降低電動汽車的整車成本。與以往的電池測試系統(tǒng)相比，該測試平臺可全面監(jiān)測電池相關(guān)參數(shù)，并加入充放電能量的計量，可從能量的角度對電池的性能進行描述，從能量狀態(tài)(SOE,State-Of-Energy)的角度對電池的使用效率進行分析。系統(tǒng)硬件電路具有電池過電壓、欠電壓保護及均衡功能，可對單體電池進行監(jiān)視和保護，減小電池間的不一致性。在充放電設(shè)備與上位機之間建立通信，控制充電機按照編程指令改變控制策略和輸出電流，檢驗充放電電流大小、方式和環(huán)境條件對電池的電荷量及使用壽命的影響。

2測試平臺結(jié)構(gòu)

測試平臺的結(jié)構(gòu)如圖1所示，以單片機為核心的電池數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)直接對電池組的單體電壓、總電壓、溫度、電流、充放電容量、充放電能量等信息進行精確測量，并通過RS232總線將數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機。由微型計算機構(gòu)成的上位機監(jiān)控系統(tǒng)，實時顯示并記錄接收到的測試數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行分析，監(jiān)控測試系統(tǒng)工作狀態(tài)。另外可根據(jù)具體的實驗要求，控制充放電設(shè)備按照編程指令輸出電流，模擬電池在某些特定條件下的使用情況。充放電設(shè)備實現(xiàn)電池組的充放電，完成電池和電網(wǎng)之間能量的雙向流動，與監(jiān)控pC機通過CAN通信，可接收監(jiān)控pC機的編程控制指令。文中主要完成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、上位機監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計并實現(xiàn)各部分之間的實時通訊。

圖1平臺結(jié)構(gòu)圖

3系統(tǒng)硬件設(shè)計

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示，主要包括以下幾個模塊：微控制器、電源模塊、電流及安時檢測模塊、瓦時檢測模塊、電壓檢測模塊以及通信接口電路。

圖2硬件結(jié)構(gòu)圖

微控制器采用的是MC9S12DT128B芯片，該芯片具有串行接口、CAN控制器等豐富的外圍資源，只需加入電平轉(zhuǎn)換電路即可實現(xiàn)與上位機之間的232通信。本設(shè)計使用數(shù)字溫度傳感器DS18B20來實現(xiàn)溫度檢測，它支持1-wire總線協(xié)議，可利用單片機的一個端口來讀取多個檢測點的數(shù)字化溫度信息，擴展方便。

電壓檢測采用bq76pL536芯片，它同時檢測3到6節(jié)電池，測量的單只電池的電壓范圍為1~5V。

該芯片由所測電池直接供電，供電電壓范圍為5.5~30V。為了保證芯片在所測電池少于3節(jié)時仍能正常工作，電路中外接9V的直流電源。在電池總電壓小于9V時，采用外部供電。該芯片具有電池過電壓，欠電壓保護功能，電壓閾值及檢測延遲時間這些保護參數(shù)可通過程序?qū)懭?。當某?jié)電池的實際情況超過設(shè)定的安全閾值范圍時，芯片中電池故障寄存器相應(yīng)字節(jié)置位，從而通知充電機動作，防止電池過充或過放。在芯片外圍，有MOS管與電阻構(gòu)成的均衡電路，芯片的CBx管腳可以控制MOS管的導(dǎo)通與關(guān)斷，如圖3所示。通過軟件設(shè)置，當程序判斷出某節(jié)電池需要均衡時，該電池對應(yīng)的CBx管腳被置位，這時與CBx相連接的MOS管導(dǎo)通，均衡電路啟動。

圖3均衡電路

CS5460A芯片能夠精確檢測和計算有功電能、瞬時功率、IRMS和VRMS,本系統(tǒng)用兩片CS5460分別檢測電流、安時和瓦時。其中一片CS5460采用分壓電阻檢測電壓，分流器檢測電流，通過軟件設(shè)置，它在每秒鐘內(nèi)對電壓、電流信號采樣4000次，并計算出瞬時功率。通過4000次功率的累計，芯片可自行計算出這一秒鐘內(nèi)的能量值，即??瓦時。另外一片CS5460將通過電壓測量通道測量恒壓源信號，電流測量通道測量分流器信號，這樣測得的數(shù)值為電流與時間的積分，即電池電量的計量單位??安時,可用于SOC的計算。摘要：隨著電動汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，電池需求數(shù)量急劇增長，對電池測試設(shè)備的需求也在同步增長。提出了一種電池組測試平臺，并著重介紹了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與上位機監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計。以MC9S12DT128B微控制器為核心的電池數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實時檢測電池的相關(guān)信息，并將數(shù)據(jù)發(fā)送至上位機，為電池狀態(tài)估算提供依據(jù)。上位機監(jiān)控系統(tǒng)用VC++編寫，用于數(shù)據(jù)的讀取及存儲、參數(shù)設(shè)置、校準，同時可以控制充放電設(shè)備按照編程指令輸出電流，以滿足不同的實驗要求。經(jīng)實驗驗證，本系統(tǒng)對電池信息進行實時檢測具有較高的精度，系統(tǒng)運行穩(wěn)定、可靠。