纯电动汽车电池管理系统概述与发展(4)

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图4.5通讯流程

4.3．2动力电池组综合管理器软件设计

动力电池组综合管理器软件系统从功能上可分为系统初始化、人机接口、数据处理、故障诊断、通信与网络五个程序模块。系统初始化程序模块主要完成中央处理电路模块的诊断与启动以及系统变量的初始定义和设置：人机接口程序模块负责输入命令的处理和输出信息的显示：数据处理程序模块完成采集，处理A／D数据，电池剩余电量预测算法等功能；故障检测与诊断程序模块实现单体电压报警、温度、总电压和剩余电量报警；通信与网络程序模块保障系统与其它控制单元之间完成实时高速而可靠安全的信息交互。整个系统的软件设计思路是保证系统初始化、人机接口、故障诊断和通信四个模块的通用性。其软件运行流程以及RS一485总线通讯流程分别图4.5、图4.6所示。

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图4.6通讯流程图

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图4.7通讯流程

图4.8池单体检测模块采集值与电压表测量值误差曲线图

温度检测电池组在充、放电过程中，一部分能量以热量形式被释放出来，这部分热量不及时排除会引起电池组过热。如果单个镍氢电池温度超过55℃，电池特性就会变质，电池组充、放电平衡就会被打破，继而导致电池组永久性损坏或爆炸。为防止以上情况发生，需要对电池组温度进行实时监测并进行散热处理。采用热敏电阻作为温度传感器进行温度采样。热敏电阻是一种热敏性半导体电阻器，其电阻值随着温度的升高而下降。电阻温度特性可以近似地用下式来表示：

图4.9电阻温度特性

4.3.3均衡模块电池组常用的均衡方法

均衡模块电池组常用的均衡方法有分流法、飞速电容均衡充电法、电感能量传递方法等。压差值不会超过50 mV。在本系统中，需要较多的I/O口驱动开关管，而单片机的I/O口有限，所以采取整充转单充的充电均衡方法。原理图如图3所示。Q4是控制电池组整充的开关，Q2、Q3、Q5是控制单节电池充电的开关。以10节锰酸锂电池组为例，变压器主线圈两端电压为42 V，副线圈电压为电池的额定电压4.2 V。刚开始Q4导通，Q2、Q3、Q5截

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止，单节电池的电压不断升高，当检测到某一节电池的电压达到额定电压4.2 V以后，电压检测芯片发出驱动信号，关闭Q4，打开Q2、Q3、Q5，整个系统进入单充阶段，未充满的电池继续充电，以达到额定电压的电池保持额定电压不变。经测试，电压差值不会超过50 mV。

图4.10整充转单充均衡转换过程

4.3.4 SOC电量检测

在锂离子电池管理系统中，常用的SOC计算方法有开路电压法、库伦计算法、阻抗测量法、综合查表法[3]。

(1)开路电压法是最简单的测量方法，主要根据电池开路电压的大小判断SOC的大小。由电池的工作特性可知，电池的开路电压与电池的剩余容量存在着一定的对应关系。

(2)库仑计算法是通过测量电池的充电和放电电流，将电流值与时间值的乘积进行积分后计算得到电池充进的电量和放出的电量，并以此来估计SOC的值。

(3)阻抗测量法是利用电池的内阻和荷电状态SOC之间一定的线性关系，通过测出电池的电压、电流参数计算出电池的内阻，从而得到SOC的估计值。

(4)综合查表法中电池的剩余容量SOC与电池的电压、电流、温度等参数是密切相关的。通过设置一个相关表，输入电压、电流、温度等参数就可以查询得到电池的剩余容

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