【正文】 1] 董振華, 電動(dòng)自行車鋰電池管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].北京:北方工業(yè)大學(xué)，2010[12] 黃海江，鋰離子電池安全研究及影響因素分析[D].上海:上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所，2005.[13] 王震坡，[J].車輛與動(dòng)力技術(shù)，2002, (4):1115.[14] [J].中國(guó)自行車，2005, 7:4042.電動(dòng)自行車鋰電池管理系統(tǒng)AbstractThe advantage of the EVs is the mechanical simplicity of the drivetrain. For example, an EV drive train can convert energy stores into vehicle motion, just like a conventional vehicle, and it can also reverse direction and convert vehicle motion back into energy stores through regeneration barking, which means that theirs energy/work loop is inherent bidirectional. Besides, moving parts of the electric motor in the EVs consist primarily of the armature (DC motors) or rotor (AC motors) and bearings, a relatively simple and far more efficient machine. other advantages include electric motor torque much more suited to the torque demand curve of a vehicle. EV drive train often needs only one gear ratio other than two or more. Moreover, a reverse gear is unnecessary because the rotational direction of the motor itself can be reversed simply by reversing the electrical input polarity.Lithium iron battery pack with the joint design of hardware andsoftware system debug and test on electric vehicles. The results show that theintroduction of the battery management system is reliable, economiantiinterference ability. This battery management system can achieve: the Collection of battery voltage, current, temperature。但是與發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)、整車開(kāi)發(fā)技術(shù)相比，現(xiàn)階段的BMS技術(shù)還相當(dāng)不成熟。近年來(lái)BMS技術(shù)發(fā)展得十分迅速，國(guó)內(nèi)外的研究也是如火如荼?，F(xiàn)已廣泛用于電池管理系統(tǒng)。ECU功能有數(shù)據(jù)采集、處理、傳送、控制，還控制均衡器、車載充電器等。正題： 美國(guó)Villanova大學(xué)和US Nanocorp公司已合作多年，對(duì)各種類型的電池SOC進(jìn)行基于模糊邏輯的預(yù)測(cè)。本文概括地介紹了國(guó)內(nèi)外鋰電池管理系統(tǒng)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀，并對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。文獻(xiàn)綜述題目： 電動(dòng)自行車鋰電池管理系統(tǒng)前言： 作為電動(dòng)汽車以及混合動(dòng)力汽車飛速發(fā)展的基礎(chǔ)，電池管理系統(tǒng)的研究備受國(guó)內(nèi)外的重視。鋰電池管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能包括：數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、荷電狀態(tài)（SOC）估計(jì)、熱管理、均衡管理、數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)顯示與報(bào)警。美國(guó)約翰遜控制技術(shù)公司利用可變阻抗元件來(lái)確定單元的溫度是否超過(guò)預(yù)定門限值，時(shí)刻監(jiān)控電池組溫度。德國(guó)研究員認(rèn)為電氣控制需要實(shí)現(xiàn)控制制充電過(guò)程：包括均衡充電；根據(jù)SOC、電池健康狀態(tài)SOH和溫度來(lái)限定放 電電流。德國(guó)Kaiserse Lautern大學(xué)采用主輔模塊的分布式管理結(jié)構(gòu)，輔模塊相當(dāng)于獨(dú)立式均衡器，主模塊完成管理系統(tǒng)的功能，具有較強(qiáng)的均衡能力。短短十幾年時(shí)間，我國(guó)的BMS開(kāi)發(fā)已初具規(guī)模。部分結(jié)構(gòu)依然不夠完善，例如數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性、SOC的估算精度、電池組的安全性等方面。 the calculation of the remaining capacity and battery status judgments。此外，電動(dòng)汽車的運(yùn)動(dòng)部件電動(dòng)馬達(dá)主要由電樞（直流電機(jī)）或轉(zhuǎn)子（交流電機(jī)）和軸承組成，電機(jī)不僅僅具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單效率高的優(yōu)點(diǎn)，而且它的輸出扭矩適合車輛的扭矩曲線。可以實(shí)現(xiàn):電池電壓、電流、溫度等模似量的采集。系統(tǒng)采用了飛思卡爾MC9S08DZ16為中央處理器，通過(guò)采集模塊采集電池的即時(shí)電壓、電流、以及溫度，防止電池過(guò)壓、過(guò)溫、過(guò)流，讓電池更能安全、有效的持續(xù)性工作，延長(zhǎng)電池的使用壽命，增加電動(dòng)自行車在行駛中的安全性。并且我國(guó)的自行車擁有量相當(dāng)大，號(hào)稱自行車王國(guó)，這種情況比較符合我國(guó)的國(guó)情。近年來(lái),美國(guó)、日本、英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)和意大利等國(guó)家已研制出多種電動(dòng)自行車。如北京、上海、杭州、無(wú)錫、重慶等地的廠家,其中上海自行車廠的永久DX一130型已批盆問(wèn)市。它所用的蓄電池多數(shù)可在夜間用電低峰期充電。鋰電池以其工作電壓高、比能量和比體積大、自放電率低、無(wú)記憶效應(yīng)、充放電效率高、循環(huán)壽命長(zhǎng)和無(wú)污染性等優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越多的被應(yīng)用在電動(dòng)自行車上。澳大利亞的交通治理部分近期會(huì)有提案，將200瓦的輸出功率上限進(jìn)步到300瓦，相信如獲通過(guò)，將會(huì)大大促進(jìn)電動(dòng)自行車在澳大利亞的普及和推廣?！　“拇罄麃喎蓜澏?，輸出功率在200瓦以上的電動(dòng)自行車被列入小型摩托車治理，車輛要進(jìn)行注冊(cè)，駕駛者必需持有駕照，治理規(guī)則與摩托車相同，駕駛者要戴安全頭盔?，F(xiàn)在，有很多知名高校，如清華大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、北京交通大學(xué)、北京理工大學(xué)和北方工業(yè)大學(xué)等等，利用自己在這方面的優(yōu)勢(shì)，和一些汽車生產(chǎn)商和電池生產(chǎn)商聯(lián)合研究開(kāi)發(fā)，都取得了豐碩的成果。近年來(lái)，電動(dòng)自行車行業(yè)發(fā)展迅速，年增長(zhǎng)速度達(dá)到30%40%。電動(dòng)自行車發(fā)展最快是從2005年開(kāi)始的，企業(yè)之間的激烈競(jìng)爭(zhēng)大大刺激了技術(shù)進(jìn)步和新技術(shù)的擴(kuò)散。我們知道，蓄電池是電動(dòng)自行車的動(dòng)力源，其性能和工作狀態(tài)對(duì)整車來(lái)說(shuō)是非常重要的，電池管理系統(tǒng)的主要功能就是在即時(shí)檢測(cè)電池工作狀態(tài)的基礎(chǔ)上，對(duì)其剩余容量做出較為準(zhǔn)確的估計(jì)，對(duì)故障電池做出早期預(yù)判，防止發(fā)生過(guò)沖過(guò)放等損害電池的行為，防止因?yàn)閱误w電池的損壞而未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)而導(dǎo)致的整個(gè)電池組的壽命降低，從而降低了成本，提高使用效率。借助電池管理系統(tǒng)(BMS )判斷單體電池與電池組的狀態(tài)。例如，法國(guó)所設(shè)計(jì)研發(fā)的電池管理系統(tǒng)功能相當(dāng)?shù)耐晟?，它可以保證電池處在正常狀態(tài)下，防止其進(jìn)入損害狀態(tài)，最大程度的提高使用效率和延長(zhǎng)使用壽命。德國(guó)的B. Hauck設(shè)計(jì)的BATTMAN系統(tǒng)。日本豐田的混合車用系統(tǒng)等等?？傮w來(lái)講，電池管理系統(tǒng)(BMS)與電機(jī)、電機(jī)控制技術(shù)、電池技術(shù)相比，還不是很成熟。2 電池管理系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)鎳鎘電池: 鎳鎘蓄電池過(guò)充電時(shí)，將使電池內(nèi)發(fā)生分解水的反應(yīng)，在正、負(fù)極板上將分別有氧氣和氫氣析出。鎳氫電池: 鎳氫電池的容量比鎳鎘電池大，一般為兩倍左右，其正極的主要成分為氫氧化鎳，負(fù)極主要為無(wú)污染物質(zhì)的合金粉，電解液是30％ 氫氧化鉀水溶液。鎳氫電池也有記憶效應(yīng)，但棚對(duì)鎳鎘電池較小。自放電率，是指在一段時(shí)間內(nèi)，電池在沒(méi)有使用的情況下，自動(dòng)損失的電量占總?cè)萘康陌俜直取? (2)電池充放電過(guò)程管理:即實(shí)時(shí)監(jiān)控電池充放電時(shí)的溫度、電壓、電流等參數(shù)，在發(fā)現(xiàn)異常情況時(shí)及時(shí)斷開(kāi)充放電電路。從充放電反應(yīng)的可逆性看，鋰離子電池反應(yīng)是一種理想的可逆反應(yīng)。電池容量是指在一定放電條件下，可以從電池獲得的電量，即電流對(duì)時(shí)間的積分，一般用mAh或Ah來(lái)表示，它直接影響到電池的最大工作電流和工作時(shí)間。(3)工作溫度范圍。(5)循環(huán)壽命(二次電池)。如果限壓裝置失敗，則有可能會(huì)引起電池殼體開(kāi)裂或爆炸。 (3)經(jīng)濟(jì)性:既要考慮系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時(shí)也得考慮系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，選擇合適的硬件以及配置。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖21所示:圖21系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖 其中數(shù)據(jù)采集模塊分為電壓采集、電流采集和溫度采集，主要負(fù)責(zé)采集電池的各種即時(shí)狀態(tài)參數(shù)，即電流、電壓、溫度?；诒鞠到y(tǒng)的使用范圍是電動(dòng)自行車，所以本設(shè)計(jì)的硬件電路既要簡(jiǎn)單又必須穩(wěn)定可靠，所以對(duì)原有管理系統(tǒng)的硬件電路進(jìn)行了改造，包括電壓采集電路、電流采集電路等，而且又在原有系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)上，添加了另外一項(xiàng)功能，即均衡充電。準(zhǔn)確估算蓄電池的SOC是一項(xiàng)重要而富有挑戰(zhàn)性的任務(wù)，實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地獲得電池組的SOC是設(shè)計(jì)電池管理系統(tǒng)的重要前提。目前電動(dòng)車上較多的使用電池荷電狀態(tài)估算方法。 SOC的估算方法Ah積分法是最常用的SOC估計(jì)方法。開(kāi)路電壓法是利用電池的開(kāi)路電壓與電池的荷電狀態(tài)之間的對(duì)應(yīng)的關(guān)系，通過(guò)測(cè)量電池的開(kāi)路電壓來(lái)估計(jì)SOC的。 電池等效電路模型在放電前電池充分靜置，可認(rèn)為電容沒(méi)有電荷，零狀態(tài)、零輸入電壓響應(yīng)分別為： （） （） U01,U02,T1,T2為待定系數(shù)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)，利用MATLAB軟件中的fminsearch函數(shù)，采用非線性最小二乘曲線擬合，就可以求出待定系數(shù)。其次，卡爾曼濾波把被估計(jì)量作為系統(tǒng)的狀態(tài)，用系統(tǒng)狀態(tài)方程來(lái)描述狀態(tài)的轉(zhuǎn)移過(guò)程，因此，各時(shí)刻之間的狀態(tài)相關(guān)函數(shù)，就可以根據(jù)狀態(tài)方程的轉(zhuǎn)移特性來(lái)描述，解決非平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程估計(jì)的困難。U(k1)Y(k) = H(k)+T(k,k1)Q(k)T(k,k1)39。[H(k)C(k)^H(k)39。5. 計(jì)算更新后估計(jì)協(xié)防差矩陣C(k)~ = [IK(k)H(k)]C(k)^[IK(k)H(k)]39。3. 4本章小結(jié) 本章主要探討了動(dòng)力電池電量預(yù)測(cè)研究的關(guān)鍵技術(shù)，重新定義了電池SOC，詳細(xì)分析了影響電池性能的主要因數(shù)，介紹了目前電池電量預(yù)測(cè)的方法并及現(xiàn)存的問(wèn)題，對(duì)電池組SOC的測(cè)量，提出了結(jié)合安時(shí)法、開(kāi)路電壓法和卡爾曼濾波法法的復(fù)合剩余電量預(yù)測(cè)法，從理論基礎(chǔ)與實(shí)現(xiàn)方法方面進(jìn)行了深刻的闡述。另外，由于SOC算法比較復(fù)雜，需要電池管理系統(tǒng)具有較快的數(shù)據(jù)處理速度。MC9S08DZ60的主要功能如下：(1)程序存儲(chǔ)為FLASH結(jié)構(gòu)，方便程序更新。可支持輸入捕捉，輸出比較，或每個(gè)通道帶緩沖的邊沿對(duì)齊PWM輸出；(6)支持最多32個(gè)中斷/復(fù)位源。(11)低功耗空閑模式、噪聲抑制模式、省電模式、后臺(tái)調(diào)試模式。電壓信號(hào)、電流信號(hào)通過(guò)不同的采集電路，分別進(jìn)人單片機(jī)內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換器，進(jìn)行信號(hào)的濾波和轉(zhuǎn)換。測(cè)量關(guān)系表達(dá)式為:V0=(R1+R2)Vin/R1 （）選擇合適的測(cè)量電阻R1和R2，就可以滿足電流測(cè)量的要求。 電壓檢測(cè)電路 以上4節(jié)電池可以用2個(gè)三通道開(kāi)關(guān)切換陣列來(lái)實(shí)現(xiàn)。工作時(shí)，單片機(jī)發(fā)出通道選址信號(hào)，讓其中1路電池的正負(fù)極與電容連接，對(duì)電容進(jìn)行充電，然后斷開(kāi)通道開(kāi)關(guān)，接通跟隨放大器的開(kāi)關(guān)，單片機(jī)對(duì)電容的電壓進(jìn)行快速檢測(cè)，由此完成了對(duì)1節(jié)電池的電壓檢測(cè)。電解液的溫度直接影響到放電量，環(huán)境溫度對(duì)蓄電池的工作性能和使用壽命有極大的影響作用。環(huán)境溫度為0℃時(shí)，電池容量最好。遠(yuǎn)端引入。單從機(jī)的情況下，系統(tǒng)可按單節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)進(jìn)行操作。Q4是控制電池組整充的開(kāi)關(guān)，Q2,Q3,Q5是控制單節(jié)