【正文】 根據(jù)汽車的使用特點(diǎn)，其實(shí)用的動(dòng)力電池一般應(yīng)具有比能量高、比功率大、自放電少、工作溫度范圍寬、能快速充電、使用壽命長和安全可靠等特點(diǎn)。 （ 4）安全管理 具體功能是監(jiān)視電池電壓、電流、溫度是不是越過正常范圍；防止單體電池過充。 （ 9）故障診斷功能 能夠與車輛檢測儀器進(jìn)行通信等，診斷系統(tǒng)故障，方便車輛的維修。系統(tǒng)監(jiān)測所有電池的電壓，溫度等工作狀態(tài)，根據(jù)用戶選定的充電模式發(fā)出充電電流和電壓的指 令給充電樁，系統(tǒng)通過 CAN 總線與充電樁通信，具有過壓、過溫保護(hù)功能，要求設(shè)計(jì)相應(yīng)的充電管理硬件及軟件完成相應(yīng)的功能。 蓄電池的主要性能指標(biāo) （ 1）電動(dòng)勢：指電池正負(fù)極之間的電位差 E。 （ 1）實(shí)際容量：一定條件下電池輸出的能量，放電時(shí)間與放電電流的乘積。 自放電率是指電池在在沒有負(fù)荷條件下存放時(shí)間內(nèi)電池容量損失的速度，用單位時(shí)間內(nèi)下降的電池容量百分?jǐn)?shù)表示。荷蘭 Philips 公司于 20 世紀(jì) 70 年代左右成功運(yùn)用 LaNi5 儲氫合金開發(fā)了鎳氫電池， 可是因?yàn)樗p太快所以進(jìn)展緩慢。 隨著燃料電池汽車的研制開發(fā)和混合動(dòng)力汽車的產(chǎn)業(yè)化，近幾年來鎳氫電池得到了很普遍的關(guān)注，伴隨著鎳氫電池技術(shù)的發(fā)展，它的功率密度、能量密度、快速充電能力和循環(huán)壽命都會得到很大幅度的提高，進(jìn)而價(jià)格也會降低。 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 電流會很大， 但是到了 充電 的 末期 會隨著 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) 變化會導(dǎo)致電流非常大的變 動(dòng) 。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 。 U , It恒 流恒 壓充 電 電 流充 電 電 壓0U , IT 1T 2U 2I 1I 2I 3 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 。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。 ti / A0理 想 充 電 曲 線充電電流充 電 時(shí) 間 電池極化是困擾著電池地 快速充電的 一大難題 ， 鎳氫 電池充電 如果 時(shí)間過長，會 產(chǎn)生 充電 的 監(jiān)測 很慢 ， 而且會損耗很多電 ，電池內(nèi)部 如果發(fā)生 極化 的問題 ， 就會把電池的壽命嚴(yán)重折損 ， 既不安全又浪費(fèi)了電池，給環(huán)境帶來大的污染，同時(shí)這樣也違背了 智能充電 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 。 各種各樣的 電動(dòng)汽車都可 以 采用這個(gè)方法，如果電流測量值 數(shù)據(jù)精 確 ， 并且有 相當(dāng)多數(shù)據(jù)來的估計(jì)其起始的 狀態(tài)，這是估計(jì) SOC 的一種 既簡單又 可靠 實(shí)用 的 好 方法。 因?yàn)?均衡充電 電路的 設(shè)計(jì) 很不簡單 ， 涉計(jì)很多方面比較深的知識，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 。 CAN 總線的標(biāo)準(zhǔn)采用的是多主方式，它在網(wǎng)絡(luò)上的所有節(jié)點(diǎn) 都可主動(dòng)向其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，按系統(tǒng)實(shí)時(shí)性要求網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可以分成不同的優(yōu)先級，采用短幀結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)鏈路層，每一幀是 8b 而且容易就錯(cuò)，采用光纖和雙絞線的傳輸介質(zhì)，節(jié)點(diǎn)數(shù)達(dá)到 110 個(gè)，傳輸速率傳達(dá)到 1Mb/s，廢除了傳統(tǒng)的站地址編碼是它的最大特點(diǎn)，傳輸安全性很高，抗干擾能力和容錯(cuò)能力都很強(qiáng) 。 分散式結(jié)構(gòu)中，數(shù)據(jù)采集是分散的，就是說每個(gè)電池包對應(yīng)一個(gè)采集單元，這些單元與中心的 BMS 通過一根母線進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，其中的充電控制單元可能和中央處理單元分開，有的沒有總的 BMS 控制板，直接通過總線傳輸?shù)狡囍行目刂破?，有點(diǎn)是這種結(jié)構(gòu)減少了布線利于擴(kuò)展電源系統(tǒng)，而且能分散安裝，利用總線進(jìn)行連接與信息通信，可就近處理采集的數(shù)據(jù)而且精度很高這樣就更有可能很好的計(jì)算電池的狀態(tài)，方便電源管理系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化建立，它的缺點(diǎn)是成本比較高而且靈活性也差一些，修改起來也麻煩，串行總線來傳輸數(shù)據(jù)，使得系統(tǒng)巡回監(jiān)測的速度受限制，導(dǎo)致數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性比較低。 0RS S SC C C??? 其中 0SC 是標(biāo)準(zhǔn)的電流在標(biāo)準(zhǔn)的溫度下釋放出來的總電量，； SC? 實(shí)際上 是 把利用的電量折合成在標(biāo)溫下電流放電后的電量 t0SC Kidt?? ?? 其中， K 是指電流的修正系數(shù)， K=wi*δ i， wi 表示標(biāo)溫下 標(biāo)準(zhǔn)電流放電放出的電量跟其他形式放電量之比，δ i 是指溫度的修正系數(shù)。 CAN 通信 本章小結(jié) 本章從電池管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)角度，確立了設(shè)計(jì)方案，介紹了電池管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，鎳氫電池的相關(guān)特性， 對各種充電方法做了詳細(xì)的介紹，分析了 SOC 和SOH 的重要意義及其如何計(jì)算 SOC 和 SOH，根據(jù)任務(wù)書 的要求對電池狀態(tài)進(jìn)行檢測各個(gè)單體電池的電壓、溫度，設(shè)計(jì)了電壓、溫度信號采集電路，對均衡充電做了簡要介紹， 本章對后面章節(jié)具體電路設(shè)計(jì)來說具有很好的參考指導(dǎo)意義。 + 5 VT P S 7 3 3 3I NI NI NS I NR E SO U TO U TO N D+ 3 . 3 V1 K5 V2 2 u F 0 . 1 u FR E D+2 5 0 K4 . 7 u F1 KR E D34278561 圖中的 RES 是指欠電壓的低電平輸出端，因?yàn)槭锹O開路輸出端，因此 設(shè)計(jì)由上拉電阻確保邏輯高電平信號，因?yàn)樨?fù)載的瞬間突變等情況會導(dǎo)致 OUT 的輸出產(chǎn)生欠電壓的現(xiàn)象，那么這種情況下 RES輸出的是低電平，它的保持時(shí)間在 200ms內(nèi)，這段時(shí)間內(nèi)假如 OUT 輸出值達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值，那么在這段時(shí)間后它的輸出就會變成高電平，如果芯片與電源相距比較大時(shí)（大約在 幾英寸以上）為了改變負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)，這個(gè)時(shí)候可以接上一個(gè) 旁路電容，該芯片跟很多穩(wěn)壓器類似可以在輸出端接一個(gè)電容器來提高電源的穩(wěn)定性，在圖中我們可以看到一個(gè)電容器，它的作用是保障所有 的負(fù)載能夠 正常動(dòng)作。電量等數(shù)據(jù)比較少，所以從后實(shí)際出發(fā)可以選用 24LC16 芯片，這樣既節(jié)省了錢又能很好的完成工作， 這種芯片功率損耗比較低，他不僅結(jié)構(gòu)緊密而且接口也很容易，時(shí)鐘周期頻率可以達(dá)到很高，寫的周期時(shí)間最小可為 5毫秒，芯片的電 可 擦出 ROM 位數(shù)是 16Kbit 位，它可以在低于 的情況 可以 維持運(yùn)行，它的等待電流是 4uA，該芯片里面的數(shù)據(jù)能夠擦寫 100 萬次，而且數(shù)據(jù)的儲存時(shí)間很長在四十年以上，該芯片具有 8 腳 DIP 封裝還有多引線的 SOIC 封裝。 信號采集 表征電池 性能 的參數(shù) 有很多，例 如電流、溫度、電壓、內(nèi)阻等，應(yīng)用過程中對一個(gè)或幾個(gè)參數(shù)進(jìn)行控制可保障系統(tǒng)的壽命和應(yīng)用安全，一般檢測電壓、溫度、電流來判斷和控制電源系統(tǒng)工作狀況。單體電池的電壓采集電路如下圖。電動(dòng)汽車中通常選用霍爾電流傳感器。 D S PA DR 6 32 7 0 KC 2 50 . 0 1 u FD 2 84 1 4 8D 2 74 1 4 8+ 1 5G N DG N D 采樣保持器 要想得到同一時(shí)刻的電壓信號，電路中要加入采樣保持環(huán)節(jié)采樣保持器如圖所示，從模擬多路開關(guān)得到的單體電 池的電壓作為前邊一個(gè)采樣保持器輸入，從電流傳感器得到的表示電流信號的電壓信號作為后邊的保持器的輸入，主控制芯片傳遞信號給采樣保持器， 觸摸屏 觸摸屏 ，我們也叫它 “觸控屏 ”或者 “觸控面板 ”， 它 是一種 液晶顯示裝置 ，它可 以識別 觸頭等輸入 信 號 ， 觸摸屏 用的是 是絕對坐標(biāo)系統(tǒng)，直接點(diǎn) 擊需要的位置即可實(shí)現(xiàn)功 能 ， 它跟 鼠標(biāo) 的 相對定位系統(tǒng) 原理其實(shí)在 本質(zhì) 是一樣的 。 過溫保護(hù) 充電機(jī)介紹 充電機(jī)是用來負(fù)責(zé)給電池充電的裝置，它根據(jù)用戶選定的充電模式和電池管理系統(tǒng)通過ＣＡＮ總線送來的相關(guān)數(shù)據(jù)，輸出用戶需要的電壓和電流給動(dòng)力鎳氫電池充電。 電動(dòng)汽車智能充電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要目的是實(shí)現(xiàn)鉛酸蓄電池組智能充電，具體而言，智能充電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)該實(shí)現(xiàn)以下幾點(diǎn) (1)它在較短的時(shí)間內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)對蓄電池組的充電，使其電池容量達(dá)到工作的要