設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)新的鋰離子電池管理系統(tǒng)

電池傳導(dǎo)系統(tǒng)(管理系統(tǒng),BMS),它包括技術(shù)和微機(jī)檢測(cè),執(zhí)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控電池單元和電池操作情況下,可以準(zhǔn)確地檢查電池剩余容量,電池充放電維護(hù),最好的操作條件下,營(yíng)運(yùn)資金的下降,使用壽命。本文綜合了國內(nèi)外一些先進(jìn)的技術(shù)成果，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種新型的鋰離子電池管理系統(tǒng)。管理架構(gòu)采用模塊化、分布式規(guī)劃，系統(tǒng)包括二級(jí)控制結(jié)構(gòu)，即本地測(cè)量模塊和中央處理模塊。在此期間，中央處理模塊的重要功能是通過RS232接口與上位機(jī)進(jìn)行通信，并通過CAN總線網(wǎng)絡(luò)方法與本地測(cè)量模塊進(jìn)行連接。本地測(cè)量模塊的重要功能是數(shù)據(jù)采集(重要用于溫度、電流和電壓數(shù)據(jù)采集)、充放電控制、功率測(cè)量、單電池平衡以及使用CAN總線技術(shù)與中央處理模塊進(jìn)行通信。

1.系統(tǒng)硬件規(guī)劃

本文所規(guī)劃的電池處理系統(tǒng)重要應(yīng)用于電動(dòng)汽車及部分水下設(shè)備，因此系統(tǒng)規(guī)劃應(yīng)結(jié)構(gòu)合理、技術(shù)先進(jìn)、可擴(kuò)展性強(qiáng);系統(tǒng)各項(xiàng)參數(shù)的技術(shù)精度較高。因此，本電池管理系統(tǒng)的規(guī)劃應(yīng)完成以下功能:

1)實(shí)時(shí)采集電池信息，包括電池組總電壓、單體電池電壓、充放電電流、溫度等參數(shù);

2)剩余電量測(cè)量及顯示;

3)可供應(yīng)數(shù)據(jù)傳輸接口，完成與CAN總線及上位機(jī)的通信;

4)良好的人機(jī)交互，系統(tǒng)安全可靠，抗干擾能力強(qiáng)。

2.本地測(cè)量模塊的硬件規(guī)劃

2.1電壓采集模塊

單體電池端電壓是計(jì)算剩余電池的重要依據(jù)，充放電方式的選擇，以及運(yùn)行狀態(tài)的評(píng)價(jià)，所以監(jiān)測(cè)電池組的前提是，要有合理的單體電池端電壓測(cè)量方法。但是由于電池組中電池?cái)?shù)量較多，總電壓較高，對(duì)測(cè)量精度要求較高，因此實(shí)現(xiàn)功率測(cè)量較為困難。電壓監(jiān)測(cè)計(jì)劃的工作原理如下:第一步,單片機(jī)控制多通道開關(guān)kn-1和kn-2(n1到7之間的數(shù)字),同步連接相應(yīng)的電池兩端的電容,啟動(dòng)電容器充電,并達(dá)到目的,電容電壓是相同的電池電壓;第二步是斷開MCU控制的kn-1和kn-2多路開關(guān)，關(guān)閉K1和K2開關(guān)，將其連接到MCU的A/D模塊進(jìn)行測(cè)量。在測(cè)量時(shí)間時(shí)，根據(jù)防止電池端子電壓不穩(wěn)定所形成的影響結(jié)果的考慮，模塊選擇了平均值測(cè)量的方法。該方法可以輕松使用微處理器內(nèi)部的A/D單元，不添加A/D模塊評(píng)級(jí)，提高規(guī)劃效率，節(jié)約資金。通常在實(shí)際電路中，可以用繼電器來完成模擬開關(guān)。

2.2電流采集模塊

關(guān)于充放電過程中動(dòng)態(tài)電流的測(cè)量，本文采用LEM公司的ltsr25-np電流傳感器。該元件是一個(gè)閉環(huán)多量程電流傳感器，根據(jù)霍爾效應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償，采用單極電壓法。具有測(cè)量精度高、無插入損耗、線性好、電流過載能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。25℃以下測(cè)量精度可達(dá)±0.2%。額定電流為25安培，最大可測(cè)電流為80安培。電流傳感器可以將充放電電流轉(zhuǎn)換成0~5伏的電壓信號(hào)，然后連接到單片機(jī)的A/D單元，測(cè)量充放電電流。