【正文】 壓與額定容量的乘積。（2）額定電壓：標(biāo)準(zhǔn)條件下電池在工作時(shí)達(dá)到的電壓值。BMS的作用主要可分為兩個(gè)方面：保證電池安全；合理高效的使用電池儲(chǔ)存的能量。主演內(nèi)容是針對電動(dòng)汽車用鎳氫蓄電池組，完成系統(tǒng)整體方案的設(shè)計(jì)，底層電壓、溫度的采集方案完成了硬件的設(shè)計(jì)和調(diào)試。（3）北京交通大學(xué)研制的電池管理系統(tǒng)這個(gè)電池和管理系統(tǒng)是在國家“863”計(jì)劃支持下由北京交通大學(xué)完成的用于動(dòng)力鎳氫蓄電池監(jiān)測及管理的系統(tǒng)裝置，在2002年12月科技部驗(yàn)收了這個(gè)電池管理系統(tǒng)項(xiàng)目。該電池管理系統(tǒng)是目前國際上功能比較全、技術(shù)含量比較高的電動(dòng)汽車用電池管理系統(tǒng)，其主要功能主要包括防止電池過放充電、電池組熱管理、基于模糊專家系統(tǒng)的剩余電量估計(jì)、用神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)辨識(shí)電池。BMS的主要工作原理可簡單歸納為：首先數(shù)據(jù)采集電路采集電池狀態(tài)數(shù)據(jù)，再由電子控制單元進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，再根據(jù)分析結(jié)果對系統(tǒng)內(nèi)的相關(guān)功能模塊發(fā)出控制指令，向外界傳遞信息。整車的能量管理是指動(dòng)力系統(tǒng)中為滿足駕駛員期望工況而進(jìn)行的功率和能量的平衡，要完成這個(gè)任務(wù)電池管理系統(tǒng)要進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，算法設(shè)計(jì)，硬件、軟件設(shè)計(jì)，應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等。（8）保證充電功能 電池能量管理系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢測電池的工作狀態(tài)，特別是對煤質(zhì)電池的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測分析，將監(jiān)測的數(shù)據(jù)在充電前通知充電機(jī)即車與機(jī)的對話，告訴充電機(jī)電池組的工作狀態(tài)和每只電池的技術(shù)狀態(tài)，“落后”電池和“先進(jìn)”電池的性能差異。熱量管理的目的是使電池單體溫度平衡并保持在一定的范圍內(nèi)，使高溫電池降溫，使低溫電池溫度升高。在行車過程中系統(tǒng)可以隨時(shí)計(jì)算車輛能耗給出ＳＯＣ值，供能源管理系統(tǒng)進(jìn)行功率配置和確定控制策略，使駕駛員知道車輛的續(xù)駛里程，及時(shí)作出決定到充電地點(diǎn)充電防止半路拋錨，ＳＯＨ告訴駕駛員電池的壽命。電動(dòng)汽車的充電、運(yùn)行等功能與電池相關(guān)參數(shù)協(xié)調(diào)工作是通過對電池箱內(nèi)電池模塊的監(jiān)控工作來實(shí)現(xiàn)的，它的功能有計(jì)算并發(fā)出指令，執(zhí)行指令，提出警告。標(biāo)志雪鐵龍、雪鐵龍和PSA集團(tuán)都參與到了電動(dòng)汽車建設(shè)中。在廣東汕頭市南奧島設(shè)立了示范區(qū)。 目前世界上各種汽車保有量超過6億輛,汽車的石油消耗量非常大達(dá)到每年60~70億桶,，石油資源日漸枯竭。電能來源廣泛，人們對電力的使用也積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，21世紀(jì)電能將會(huì)成為各種地面運(yùn)輸工具的主要能源，發(fā)展電動(dòng)汽車是交通工業(yè)發(fā)展和汽車工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。清華大學(xué)、華南理工大學(xué)、粵海汽車改裝廠等單位都參與了電動(dòng)汽車的研發(fā)工作，并由豐田汽車公司和通用汽車公司提供樣車和技術(shù)支持，在示范區(qū)進(jìn)行試驗(yàn)。日本：在大阪市、大發(fā)汽車公司、日本蓄電池公司和大阪電力公司共同建立了ＥＶ和ＨＥＶ試驗(yàn)示范區(qū)。電池能量管理系統(tǒng)主要包括：電池狀態(tài)估計(jì)、數(shù)據(jù)采集、熱管理、安全管理、能量管理和通信功能。（3）能量管理　在能量管理中，電壓、溫度、電流、SOC、SOH等作為輸入完成這些功能，控制充電過程，用SOC，SOH和溫度限制電源系統(tǒng)輸入、輸出功率。（6）通信功能 電池管理系統(tǒng)與車載設(shè)備設(shè)備的通信是BMS的重要功能之一，根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用需要，可以采用不同的通信接口進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，如：PWM信號、模擬信號、CAN總線或I178。系統(tǒng)計(jì)算此時(shí)充電機(jī)應(yīng)當(dāng)采取何種充電方式給電池充電才能達(dá)到給點(diǎn)吃充足，性能好的電池不能過充，而性能差的電池又能充足，保證整車能量的供應(yīng)。管理系統(tǒng)（BMS）主要有以下幾部分組成：數(shù)據(jù)采集單元（采集模塊）、中央處理單元（主控模塊）、顯示單元、均衡單元檢測部件（電流傳感器、電壓傳感器、溫度傳感器、漏電檢測）、控制部件（熔斷裝置、繼電器）等組成。下面介紹幾種典型的電池管理系統(tǒng)。（2）韓國大宇公司DEV55電動(dòng)汽車用電池管理系統(tǒng)該電池管理系統(tǒng)的主要功能有：數(shù)據(jù)采集、優(yōu)化充電、SOC估計(jì)與顯示、安全管理、能量管理、電池管理和故障診斷功能。系統(tǒng)裝置可以監(jiān)控電池的運(yùn)行狀態(tài)、估量電池的剩余電量、對使用過程中出現(xiàn)的故障進(jìn)行早期的診斷和充電。電動(dòng)汽車動(dòng)力電池一般有多個(gè)單體電池串聯(lián)組成一個(gè)電池模塊，加上微控制器為核心的電池管理系統(tǒng)組成一個(gè)車用電池組。電池管理系統(tǒng)是一個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)，所以在研制它之前首先要對監(jiān)控的對象非常熟悉。（3）開路電壓：開路時(shí)電池兩端的電壓，跟電池兩端的電動(dòng)勢近似相等。（3）能量密度：電池組的每單位體積輸出的能量，單位是/。（3）額定容量：電池按照一定標(biāo)準(zhǔn)在放電條件下放出的最低限度容量。（1） 電流率：指電池以某種電流強(qiáng)度放電量是額定容量的倍數(shù)。流過電池內(nèi)部的電流受到阻力電壓會(huì)降低，這個(gè)阻力就是電池內(nèi)阻。SOH反映電池的預(yù)期壽命是一個(gè)相對量，SOH=，指蓄電池標(biāo)稱容量，指蓄電池預(yù)測容量。鎳氫電池正極活性物質(zhì)是NiOOh（放電時(shí)）和Ni（OH）2（充電時(shí)），負(fù)極的活性物質(zhì)是H2（放電時(shí)）和H2O(充電時(shí))，電解質(zhì)一般采用KOH堿性水溶液，鎳氫電池的充放電時(shí)的正極、負(fù)極化學(xué)反應(yīng)和總反應(yīng)方程如下：正極反應(yīng) Ni（OH）2+OH→NiOOH+H2O+e負(fù)極反應(yīng) M+H2O+e→MHx+OH總反應(yīng) M+Ni（OH）2→MHx+NiOOH目前鎳氫電池所能達(dá)到的指標(biāo)性能是：；功率密度是160～500W/kg。鎳氫電池的缺點(diǎn)有：成本很高是相同容量電池價(jià)格的5至8倍，自放電損害比較大，而且它的單體電池的電壓低對環(huán)境溫度敏感，此外電池組熱管理任務(wù)重。為了更好地使用鎳氫電池，保證電池有最優(yōu)的性能，必須了解點(diǎn)吃的充電特性，選擇合適的充電策略和方法。（2）充電方法 成功的充電方式是快速充電，過充量最小情況下的完全充電與延長使用壽命等相平衡的結(jié)果。加恒定電壓于電池兩端，充電的電流是I=（VE）/R，V是指外部電源供給電池的充電電壓，E是指電池的電動(dòng)勢，R是指它的內(nèi)部電阻。由于恒壓充電也存在一些缺點(diǎn)，首先在最開始充電的時(shí)候電流會(huì)很大，但是到了充電的末期會(huì)隨著電池電動(dòng)勢升高電池的電流變得很小，不容易完全將充電設(shè)備利用起來，充電電壓的很小一個(gè)變化會(huì)導(dǎo)致電流非常大的變動(dòng)。為防止恒壓充電開始時(shí)的電流太大，導(dǎo)致溫度增加的太大會(huì)給電池帶來嚴(yán)重的傷害，充電過程中一般將電流控制在在一范圍內(nèi)，這就是恒電壓恒電流流的充電方式。涓流充電的時(shí)候能使電流恒定而且數(shù)值比較小，隨著電池狀態(tài)恢復(fù)，整流器的電壓會(huì)隨著電池狀態(tài)而升高，因此涓流充電實(shí)際上是跟恒流充電非常相似的充電方法。下一階段的恒值電壓就是通常情況下轉(zhuǎn)換電壓，這就是二階段充電法。快速充電方法有的時(shí)候因?yàn)榍闆r比較急需要在最短的時(shí)間內(nèi)為電池充滿電量同時(shí)呢也是為了最大限度利用蓄電池充電時(shí)候的化學(xué)反應(yīng)速度，減少電池充滿電的時(shí)間，而且還要避免充電時(shí)電池兩極出現(xiàn)的極化現(xiàn)象，延長蓄電池的使用壽命。這種間歇式充電方法是電池在充電方面的一項(xiàng)新技術(shù)，改變電池充電的時(shí)候以往的充電曲線的約束。通過間歇停充，使蓄電池經(jīng)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氧氣和氫氣有時(shí)間重新化合而被吸收掉，使?jié)獠顦O化和歐姆極化自然而然地得到消除，從而減輕了蓄電池里面的的氣體壓強(qiáng)，使下一輪的恒流充電能夠更加順利地進(jìn)行，使蓄電池可以吸收更多的電量。此充電模式大大提高了充電的效率越來越逼近了質(zhì)量最好效率最高的模式。如果電池的電壓比較小，沒有達(dá)到默認(rèn)的預(yù)設(shè)值的時(shí)候，在這種情形下我們就要采取小電流恒值充電一直到兩端的電壓值超過預(yù)設(shè)值后再轉(zhuǎn)換到快速充電。3．3．1時(shí)間控制設(shè)計(jì)好以某一恒流電流進(jìn)行充電到某一階段所需要的時(shí)間，利用定時(shí)儀器在達(dá)到相應(yīng)的時(shí)間后控制充電設(shè)備的開關(guān)，執(zhí)行是否要關(guān)閉當(dāng)前充電的階段，進(jìn)入下一狀態(tài)充電階段，利用時(shí)間來控制設(shè)備儀器比較容易而且也很方便，但是事物都有兩面性，有利的時(shí)候也就會(huì)有不利的時(shí)候，電池在充電過程中如果他的狀態(tài)發(fā)生變化這時(shí)候預(yù)先設(shè)定的數(shù)據(jù)可能就不準(zhǔn)確了，不能有效控制電池的充電狀態(tài)，不能隨著電池的變化而做出相應(yīng)的調(diào)整，很多不定因素的影響都會(huì)使時(shí)間控制出現(xiàn)問題，因此在恒流控制等有些情況下這個(gè)控制法不適合。這種電壓控制法可以再程序控制下順應(yīng)電池的荷電狀態(tài)以及在這個(gè)充電方法中電流會(huì)出現(xiàn)的變化，此控制方法很容易，當(dāng)然在控制中也會(huì)有問題，就是在電池的某些特性出現(xiàn)故障變化時(shí)，預(yù)先設(shè)置好的電壓就不再適合相應(yīng)的控制了，可能會(huì)因?yàn)轭A(yù)先設(shè)定的參數(shù)值太大而導(dǎo)致電池在充電過重。根據(jù)蓄電池可接受充電電流定律以及馬斯三定律，可知在充電過程中，當(dāng)充電電流接近蓄電池固有充電曲線時(shí)，適時(shí)地對蓄電池進(jìn)行反向電流放電，可以提高蓄電池的充電接受能力，也就是說通過反向大電流放電，可以提高蓄電池的充電速度，縮短充電時(shí)間。這種策略能夠保證電池組充電的快速性，提高充電效率，同時(shí)很好地解決普通快速充電所導(dǎo)致的硫化問題，保證了電池組的循環(huán)使用壽命，因此這種方案是合理的均衡充電因?yàn)榫獬潆婋娐返脑O(shè)計(jì)很不簡單，涉計(jì)很多方面比較深的知識(shí)，所以本設(shè)計(jì)在這里只做一下關(guān)于理論方面的研究介紹。(2電流大小這種方法充電的時(shí)候那些容量很小的電池還在繼續(xù)全部充電，但是由于這些電池里面的化學(xué)反應(yīng)問題，這些電池接收的電流不會(huì)變大了一般比較小，這個(gè)時(shí)候如果加大電流，化學(xué)反應(yīng)中會(huì)產(chǎn)生很多氣泡反而會(huì)阻礙電池回到原容量，的析氣反應(yīng)而影響其恢復(fù)容量。估計(jì)SOC的最常用方法是Ah計(jì)量法，假如充電的最初狀態(tài)是SOC0,則SOC的現(xiàn)在的狀態(tài)是：其中I是電池電流，是額定容量；是充電效率，它是一個(gè)變量；I是鎳氫電池的充電電流。所謂電池內(nèi)阻是指電池反抗直流電的能力，它是指在同一時(shí)刻電壓的變化量同電流的變化量之比，實(shí)際中把電池在開路狀態(tài)以恒定的數(shù)量值放電或者充電，在同一時(shí)間里負(fù)載的電壓減去開路的電壓然后用這個(gè)差值與電流作比值就得到了直流內(nèi)阻，在放電的后期鎳氫電池，很顯然直流內(nèi)阻會(huì)變大，這樣就可以用來估量電池的SOC值了。這種方法可以應(yīng)用于所有類型的電池，弊端是要對大量的數(shù)據(jù)測量計(jì)算處理。CAN總線的可靠性非常高，非常適用于測控單元的數(shù)據(jù)通信，所以得到了很多公司工程師得青睞，LF2407芯片內(nèi)部有一個(gè)自帶的有16為外設(shè)的CAN控制器，而且它完全支持CAN通訊協(xié)議。對電池組進(jìn)行信號采集但不能檢測到每個(gè)電池單體，不僅測量精度差，而且對信號處理的要求也很高。此外BMS是車載系統(tǒng)采用分布式監(jiān)測系統(tǒng)時(shí)，因?yàn)椴蓸拥南挛话鍞?shù)目很多，會(huì)導(dǎo)致電池包內(nèi)的走線很多，從系統(tǒng)維護(hù)的角度來講不方便。本設(shè)計(jì)以Ah法為重點(diǎn)，配合負(fù)載電壓法和內(nèi)阻法對SOC進(jìn)行估測，下面首先對Ah法進(jìn)行認(rèn)真具體的分析，然后簡述負(fù)載電壓法和直流內(nèi)阻法怎樣應(yīng)用到里邊去，再然后就介紹自適應(yīng)理論在在SOC估測中的應(yīng)用。 因?yàn)殡姵乩匣a(chǎn)生的對剩余電量的影響，實(shí)際上跟蓄電池的標(biāo)準(zhǔn)容量不一樣，它們之間的關(guān)系是將式3和式5帶入式4的SOC，根據(jù)方程，電池放電的剩余電量跟放電電流的關(guān)系式是：因?yàn)樗鼈兊某跏紬l件一樣所以K和n是一樣的，因此有所以僅需測量幾組Ci，就可以得到K和n,從而也就把確定了下來，δi的確定：無論是理論還是實(shí)驗(yàn)都表明電池很容易受到溫度的影響，它的容量會(huì)隨著溫度的上升而增加，同樣又隨著溫度的下降而減小，放電電流同樣如此，跟溫度呈現(xiàn)正相關(guān)的關(guān)系，進(jìn)過修正以后的所謂的標(biāo)準(zhǔn)電壓I=i*δi。電池的單體電壓正常使用范圍在[1V,]左右，若果檢測電路送來的數(shù)據(jù)表明電壓超出這一范圍，為安全起見，就要根據(jù)程序的設(shè)定值停止給電池充電；，更換新電池。BMS硬件設(shè)計(jì)總體方案設(shè)計(jì)主控制板芯片選取TMS320LF2407A芯片介紹本電池管理系統(tǒng)功能比較復(fù)雜，有很多接口方式和數(shù)據(jù)類型，這樣就對系統(tǒng)的運(yùn)算能力和實(shí)時(shí)性功能提出的要求很高，所以在選取核心控制器芯片的時(shí)候要優(yōu)先考慮運(yùn)算快速、高集成度和大的存儲(chǔ)量的芯片，選用的芯片是TMS320LF2407 DSP，此芯片采用的優(yōu)點(diǎn)有：，還有455字節(jié)的雙口ram，2K字節(jié)的單口ram，有著非常大的存儲(chǔ)空間。，中斷管理功能既多又靈敏，符合電池管理系統(tǒng)的復(fù)雜的管理要求。它的電路圖如圖所示。EEPROM有兩種，一種是并行它的儲(chǔ)量相當(dāng)大，讀寫方法容易而且迅速，他讀寫素需要的時(shí)間跟RAM差不多，然而其消耗很大，成本也不低，重要的是一個(gè)是它的速度很不快，但是串行ROM它的特征是占用空間小，既省錢又小功率損耗，然而它的缺點(diǎn)是讀寫的時(shí)候很麻煩，運(yùn)行起來很慢慢，一般在字節(jié)數(shù)跟寫入的次數(shù)少的這樣的情形下使用。，因此不用顧及它與主控制芯片的電平之間的裝換，芯片里面的WP是硬件的寫保護(hù)管教，當(dāng)這一端是高電平的時(shí)候，關(guān)閉寫操作，這一端是低電平的時(shí)候允許讀寫操作，芯片內(nèi)的SCL表示串行時(shí)鐘輸入端，它的功能是控制數(shù)據(jù)的傳輸，SDA表示串行數(shù)據(jù)的輸入和輸出的復(fù)用段，本畢業(yè)設(shè)計(jì)中把A0A1A2設(shè)置為片選引腳，將它們接地，24LC02的工作方式是經(jīng)字節(jié)去選擇器件內(nèi)部地址還有選擇進(jìn)行何種操作。TMS是表示模擬的輸入信號，當(dāng)TCK達(dá)到上升沿的時(shí)候，TMS狀態(tài)就可以決定TAP將執(zhí)行什么工作狀態(tài)；TCK表示的是測試時(shí)鐘，它是用來提供適中的為寄存器與控制器，它們會(huì)隨著TCK同步信號串行移入數(shù)據(jù)和指令；TDI是數(shù)據(jù)寄存器和指令的串行輸入端，當(dāng)TCK達(dá)到上升沿的時(shí)刻，系統(tǒng)就會(huì)對TDI引腳數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣并將結(jié)果傳送到寄存器中；TDO跟TDI的操作模式一樣，區(qū)別是TDO是在TCK下降沿而不是上升沿發(fā)生改變。監(jiān)控系統(tǒng)測量電池的關(guān)鍵參數(shù)電壓、電流、溫度，估計(jì)電池模塊的SOC和SOH。系統(tǒng)要隔離和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)之間的通信，可取用線性光耦，就會(huì)把前面的電池采集到的電壓信號分開，后面的處理當(dāng)中要把大電壓依照有關(guān)規(guī)定變小，這樣就可以把電池的電壓該變量及時(shí)準(zhǔn)確地傳給主控芯片，然后再經(jīng)過多路開關(guān)后送到微處理器中處理。用可編程邏輯器件CPLD來實(shí)現(xiàn)光耦合隔離的開通和關(guān)斷控制的信號。 電流采集電流既是判斷電池出現(xiàn)過充電和過流的依據(jù)又是根據(jù)電流、時(shí)間的庫侖計(jì)量來估計(jì)電池SOC的重要依據(jù)。所有的電池都有自己安全工作的溫度范圍，工作過程中電池的溫度一直都在變化，為避免電池過熱而影響電池的狀態(tài)和功能，可以設(shè)定電池工作溫度范圍的上下限，電池出現(xiàn)故障，電池的溫度發(fā)生不正常的現(xiàn)象，對所有電池的溫度進(jìn)行及時(shí)的檢測可以及時(shí)直到電池發(fā)生了故障，及時(shí)更換可以避免不必要的損失。AD保護(hù)電路BMS采集鎳氫電池的電壓、溫度等參數(shù)，每次充放電都會(huì)使電池的壽命發(fā)生變化，電池出現(xiàn)故障時(shí)，這些參數(shù)都會(huì)發(fā)生變化，