鋰離子電池能量管理系統(tǒng)研究與設計.pdf

1、日益枯竭的石油資源和環(huán)境污染的大背景下使得電動汽車進入了快速發(fā)展時期，鋰離子電池以它在能量、體積、壽命、環(huán)保等各方面都具有無可比擬的優(yōu)勢成為電動汽車能源的寵兒。但是鋰離子電池的成本、循環(huán)壽命、使用安全等問題制約著鋰離子電池的廣泛使用。本文針對這一問題設計了鋰離子電池能量管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)能實時監(jiān)視電池組工作狀態(tài)，并且能實時顯示電池工作中的部分參數(shù)（電壓、電流、溫度、荷電狀態(tài)），方便操作人員隨時了解電池工作狀態(tài)并且做出最佳的電池使用方案，保

2、證鋰離子電池組工作安全可靠，最大限度的延長電池的循環(huán)壽命。
　　本文首先介紹鋰離子電池的電化學特性及其性能參數(shù)，并且通過開路電壓特性試驗、負載電壓特性試驗、電池效率特性試驗對電池的部分特性進行試驗測試分析，得到鋰離子電池開路電壓特性、負載電壓特性以及充放電效率特性。在掌握鋰離子電池電化學特性的前提下，為了更為準確且便于在線實時估算鋰離子電池荷電狀態(tài)(State of Charge，SOC)，結(jié)合傳統(tǒng)安時積分法、開路電壓法及負載電壓

3、法，綜合考慮充放電效率和溫度的補償因素，提出一種新型SOC安時積分實時估算方法，建立SOC實時估算仿真模型，并搭建鋰離子電池充放電實驗平臺進行SOC實時估算方法驗證。仿真與試驗對比分析結(jié)果表明:在恒定電流工況以及循環(huán)電流工況條件下，SOC誤差值基本在3％以內(nèi);另外在兩個工況中SOC估算方法均能實時反映出當前電池荷電狀態(tài)，從而說明新型安時積分實時估算法具有理論上的可行性以及估算方法的精確性，可為電池SOC實時估算和檢測提供重要的參考價值，

4、并為后續(xù)的電池能量管理系統(tǒng)設計打下堅實基礎(chǔ)。
　　鋰離子電池能量管理系統(tǒng)功能的實現(xiàn)必須有硬件和軟件的支撐，本文以MC9S12XS128為主控芯片進行鋰離子電池能量管理系統(tǒng)設計。硬件設計上，進行電源電路設計、數(shù)據(jù)采集電路設計（電壓采集電路、電流采集電路、溫度采集電路設計）、均衡控制電路設計、通訊電路設計（CAN通訊電路、串口通訊電路設計）、以及顯示電路設計等，并制作出電池管理系統(tǒng)硬件實物。軟件設計上，采用C語言編程進行模塊化設計，基

5、于Freescale CodeWarrior軟件完成程序編寫、調(diào)試、編譯和鏈接，設計數(shù)據(jù)采集子程序、SOC計算子程序、均衡控制子程序以及CAN通訊模塊子程序。根據(jù)硬件和軟件設計，完成鋰離子電池能量管理系統(tǒng)電控單元BMS設計與制作。
　　搭建鋰離子電池能量管理系統(tǒng)性能測試實驗臺，包括供電用蓄電池、放電外在負載用電爐、充電機、動力鋰離子電池組、本文研制的BMS以及分析用計算機等，并進行15A電流工況下充放電試驗。試驗結(jié)果表明:該鋰離子