电动汽车电池管理系统设计(附件)【字数：13605】
摘 要电动汽车的发展受到了电池的储能性和应用技术性上的问题，电池管理系统关乎到电池的寿命和性能。本文主要分析了电池管理性能特点，由此性能上提出了电动汽车的电池管理系统的主要的研究内容和发展。在系统的功能性和结构层面上的分析，提出了BMS在结构上的特点。该系统包括电池控制与各项电池检测单元以及高压检测单元。本文是基于TMS320F2812单片机实现的电池管理系统，该系统实时检测电池的各个运行参数。其操作参数包括电池SOC，温度，电池电压测量，电池平衡和绝缘检测。系统通过CAN总线对来自各个传感器所采集的数据进行分析并诊断。能够使电池管理系统能平稳和可靠的工作。通过系统的软、硬件分析，对各种环境下的电池充放电实验进行测试，收集数据，绘制SOC曲线和电压关系图并进行分析。并实现电压，环境温度等实时检测。摘 要 1
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究背景 1
1.1.1国外研究现状 1
1.1.2国内研究现状 2
1.2电动汽车电池管理系统 2
1.2.1电池管理系统功能 2
1.2.2电池管理系统主要研究内容 2
第二章 电池管理系统总体方案设计 4
2.1系统功能分析 4
2.2系统结构设计 6
2.3本章小结 7
第三章 系统检测模块硬件设计 8
3.1单体电压的检测及均衡性管理 8
3.2电池温度检测设计 11
3.3总电压检测设计 12
3.4电流检测设计 13
3.5绝缘检测设计 14
3.6电池荷电状态及估算方法 16
3.7本章小结 18
第四章 电池管理系统软件设计 19
4.1系统设计 19
4.1.1数据采集模块 20
4.1.2电池温度模块 21
4.1.3电池均衡模块 21
4.1.4电量估测模块 22
4.1.5CAN通讯模块 23
4.2上位机软件设计 24
4.2.1上位机功能分析 24
4.3本章小结 30< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
br /> 第五章 总结与展望 31
致 谢 32
参考文献 33
第一章 绪论
1.1研究背景
人们增加了对方便快捷汽车的需求。燃油车是人们目前正在使用的汽车。考虑到环境保护和能源使用，电动汽车在世界各国政府和汽车公司的推动下迅速发展 。从电力能源输出来划分可以有混合动力，纯电动汽车和燃料电动汽车。目前纯电动汽车技术相对成熟，但里程短，充电桩数量少，导致汽车因缺陷而停止工作。混合动力车辆由燃料和动力电池供电。他们可以平衡能源分配，减少排放，弥补纯电动汽车的短距离。燃料电池车辆可以将燃料的燃烧的内能转化为汽车前进的动能。能够直接转换为电能的能量转换装置，但目前燃料电池车辆的技术相对较弱。电池是电动汽车的核心，电池系统控制着电动汽车的动力，电动汽车的电池组在长时间的充放电的状态下会导致电池使用性能下降以及会对电池造成伤害，缩短电池的寿命，从而影响了汽车的行驶里程和整车性价比；所以因及时采集准确的数据和参数为提高电池安全性能和整车优化策略。因而，电池系统焦点的电池管理系统在电动汽车上有着举足轻重的地位。
1.1.1国外研究现状
在20世纪70年代，因为全世界对汽车的需求曲线呈增长趋势，对环境造成了污染，使得欧美等西方国家对环境的重视。许多汽车生产公司开始研发新能源汽车。因此，列国纷纭加大对新能源汽车产业的投入，鼎力开辟新能源汽车。
目前国内外关于电池管理系统BMS（Battery Management System）研究的功能和结构差异不大。国内外政府都是把建立和发展新能源汽车作为将来的重要的战略枢纽。目前，新能源汽车的主要类型有燃气汽车，氢发动机汽车，燃料电池汽车，混合动力汽车和纯电动汽车。 1.国外研究状况。在世界各国征服和支持新能源发展的大背景下，为充分发挥锂电池组的优势并解决其不足，对电池进行了大量的基础性能钻研和尝试，并开辟了许多电池管理体系。国外在这方面的主要成果有：（1）卡尔斯鲁厄理工学院提出并实现了模块化电池技术，这项技术可以提高电动车等设备电源的电池能量利用效率（2）美国国家半导体（NS）的电池管理系统的根据策略采用优化的隔离式电感拓扑结构（3）德国设计的BATTMAN系统（4）Phoenix公司针对深海无人水下机器人开发的锂电池管理系统采用多级分布式管理。
1.1.2国内研究现状
国内对于电池组管理系统的研究起步晚，在技术和理念上，与国外相比都存在一定的差距（1）南瑞集团国电通公司设计的电池管理系统（2）品佳集团设计的动力电池管理系统以高性能16位MCUXC16为主控器，以AMS公司的高精度数据采集前端IC AS8510为电池电流检测芯片（3）Pasitech生产的BSB1XX电动车管理系统采用了将采集板与主控制板分离的方法。
1.2电动汽车电池管理系统
1.2.1电池管理系统功能
（1）参数检测。BMS一般为用母线来测量电压和电流、电池组温度等参数的传感器、微控制器、执行器和输入/输出接口组成，电池充电和放电状况的搜集，采集的数据是电池电流和电压，温度和电池电压。
（2）充放电控制。电池的充电和放电由电池的充电状态控制。如果超出规定参数，BMS将切断继电器并遏止对电池充电。
（3）剩余电量估计。准确的确定电动汽车的剩余电量、剩余里程等相关信息与BMS及时采集电池充放电电流、电压等参数，做出SOC统计图对SOC的估计，使SOC工作在最佳状态值。
（4）温度管理。温度检测是BMS的重要组成部分，其主要作用是采集电池温度，通过散热风扇可以让电池工作在温度最佳状态，防止电池温度过高或过低降低了BMS的效率。
（5）单体电池进行均衡管理。每一块电池的差异和使用情况的不同会导致电池组的不一致性会越来越大，所以为了保持电池的一致性，要对实时检测单体电池的电压，防止过充过放。若是电池电压不正常，请实时改换。
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究背景 1
1.1.1国外研究现状 1
1.1.2国内研究现状 2
1.2电动汽车电池管理系统 2
1.2.1电池管理系统功能 2
1.2.2电池管理系统主要研究内容 2
第二章 电池管理系统总体方案设计 4
2.1系统功能分析 4
2.2系统结构设计 6
2.3本章小结 7
第三章 系统检测模块硬件设计 8
3.1单体电压的检测及均衡性管理 8
3.2电池温度检测设计 11
3.3总电压检测设计 12
3.4电流检测设计 13
3.5绝缘检测设计 14
3.6电池荷电状态及估算方法 16
3.7本章小结 18
第四章 电池管理系统软件设计 19
4.1系统设计 19
4.1.1数据采集模块 20
4.1.2电池温度模块 21
4.1.3电池均衡模块 21
4.1.4电量估测模块 22
4.1.5CAN通讯模块 23
4.2上位机软件设计 24
4.2.1上位机功能分析 24
4.3本章小结 30< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
br /> 第五章 总结与展望 31
致 谢 32
参考文献 33
第一章 绪论
1.1研究背景
人们增加了对方便快捷汽车的需求。燃油车是人们目前正在使用的汽车。考虑到环境保护和能源使用，电动汽车在世界各国政府和汽车公司的推动下迅速发展 。从电力能源输出来划分可以有混合动力，纯电动汽车和燃料电动汽车。目前纯电动汽车技术相对成熟，但里程短，充电桩数量少，导致汽车因缺陷而停止工作。混合动力车辆由燃料和动力电池供电。他们可以平衡能源分配，减少排放，弥补纯电动汽车的短距离。燃料电池车辆可以将燃料的燃烧的内能转化为汽车前进的动能。能够直接转换为电能的能量转换装置，但目前燃料电池车辆的技术相对较弱。电池是电动汽车的核心，电池系统控制着电动汽车的动力，电动汽车的电池组在长时间的充放电的状态下会导致电池使用性能下降以及会对电池造成伤害，缩短电池的寿命，从而影响了汽车的行驶里程和整车性价比；所以因及时采集准确的数据和参数为提高电池安全性能和整车优化策略。因而，电池系统焦点的电池管理系统在电动汽车上有着举足轻重的地位。
1.1.1国外研究现状
在20世纪70年代，因为全世界对汽车的需求曲线呈增长趋势，对环境造成了污染，使得欧美等西方国家对环境的重视。许多汽车生产公司开始研发新能源汽车。因此，列国纷纭加大对新能源汽车产业的投入，鼎力开辟新能源汽车。
目前国内外关于电池管理系统BMS（Battery Management System）研究的功能和结构差异不大。国内外政府都是把建立和发展新能源汽车作为将来的重要的战略枢纽。目前，新能源汽车的主要类型有燃气汽车，氢发动机汽车，燃料电池汽车，混合动力汽车和纯电动汽车。 1.国外研究状况。在世界各国征服和支持新能源发展的大背景下，为充分发挥锂电池组的优势并解决其不足，对电池进行了大量的基础性能钻研和尝试，并开辟了许多电池管理体系。国外在这方面的主要成果有：（1）卡尔斯鲁厄理工学院提出并实现了模块化电池技术，这项技术可以提高电动车等设备电源的电池能量利用效率（2）美国国家半导体（NS）的电池管理系统的根据策略采用优化的隔离式电感拓扑结构（3）德国设计的BATTMAN系统（4）Phoenix公司针对深海无人水下机器人开发的锂电池管理系统采用多级分布式管理。
1.1.2国内研究现状
国内对于电池组管理系统的研究起步晚，在技术和理念上，与国外相比都存在一定的差距（1）南瑞集团国电通公司设计的电池管理系统（2）品佳集团设计的动力电池管理系统以高性能16位MCUXC16为主控器，以AMS公司的高精度数据采集前端IC AS8510为电池电流检测芯片（3）Pasitech生产的BSB1XX电动车管理系统采用了将采集板与主控制板分离的方法。
1.2电动汽车电池管理系统
1.2.1电池管理系统功能
（1）参数检测。BMS一般为用母线来测量电压和电流、电池组温度等参数的传感器、微控制器、执行器和输入/输出接口组成，电池充电和放电状况的搜集，采集的数据是电池电流和电压，温度和电池电压。
（2）充放电控制。电池的充电和放电由电池的充电状态控制。如果超出规定参数，BMS将切断继电器并遏止对电池充电。
（3）剩余电量估计。准确的确定电动汽车的剩余电量、剩余里程等相关信息与BMS及时采集电池充放电电流、电压等参数，做出SOC统计图对SOC的估计，使SOC工作在最佳状态值。
（4）温度管理。温度检测是BMS的重要组成部分，其主要作用是采集电池温度，通过散热风扇可以让电池工作在温度最佳状态，防止电池温度过高或过低降低了BMS的效率。
（5）单体电池进行均衡管理。每一块电池的差异和使用情况的不同会导致电池组的不一致性会越来越大，所以为了保持电池的一致性，要对实时检测单体电池的电压，防止过充过放。若是电池电压不正常，请实时改换。
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