重庆大学大学生科研训练计划
项目申报书
项目名称：车载动力电池组
多节电池电压采集方法研究
申请人：彭卫钱涛贺灵
所在学院：电气工程学院
指导教师：江渝
联系电话： 151********
实验室及设备管理处制
填表说明
1、本表填写内容必须与事实相符，表达准确。数字一律填写阿拉伯数字。
2、“项目开展所在实验室”栏由需要在实验室开展研究的项目组填写。在“校级实验室”、“院级实验室”及“其他实验室”前方框内打勾。“校级实验室”指校级基础教学实验中心、“院级实验室”指院级（专业）中心实验室、“其他实验室”指教师科研实验室等。
3、“提交成果方式”栏填写：技术研究报告（调研报告）、论文、实物装置（含照片）、软件、专利申请材料、录像片等。
4、打印格式：
（1）纸张为A4大小；
（2）文中小标题为小四、黑体；
（3）栏内正文为五号、宋体。
“重庆大学大学生科研训练计划”项目申请表
项目学院（公章）：实验室及设备管理处制表项目名称车载动力电池组多节电池电压采集方法研究
项目开展所在
□校级实验室、□院级实验室、√其他实验室
实验室
项目组人数 3 项目实施时间2010年7月至2011年7月
项目所需经费2000元
项目组成员（含项目申请学生）
姓名学号年级专业班联系电话签名彭卫20082879 08电气15班151********
钱涛20083611 08电气15班159********
贺灵20085214 08电气15班150********
指导教师
姓名职称学院专业联系电话江渝副教授电气工程学院电力电子与电力传动65102438
研究内容（300字以上）
发展电动汽车，缓解能源危机和环境污染是我国政府实施的重大科学战略，汽车动力电池组是电动汽车的重要组成部件，其工作状态的好坏直接影响到整车的性能。为确保电池组性能良好，延长电池组的使用寿命，须及时准确地了解电池组的运行状态，对电池组进行合理有效的管理和控制。
项目针对车载磷酸铁锂动力电池组，在综合比较国内外目前常见的几种电池检测方案后，从经济角度出发，选择采用成组集中式检测法。本项目的试验测试对象是由16节磷酸铁锂动力电池组成的电池组，通过以微芯公司的16 位DSP 芯片dsPIC33FJ256GP710为核心设计的电路板将单体电池的电压、温度和电池组电流检测出来，进行电池SOC计算，通过CAN总线将这些信息实时地上传到上位机，供用户读取和分析电池使用状态。该检测方案不仅要对每一节单体电池的电压、温度以及电池组电流进行检测，还要防止因单体电池的损坏而影响整个电池组的使用，以达到合理使用电池能量的目的。
本项目针对磷酸铁锂电池将进行以下几个方面的研究：
（1）分析磷酸铁锂动力电池的特性，尤其是对其不同温度下、不同倍率下的放电特性做了较为深入的研究。
（2）针对目前常见的电池管理系统采集方案，综合讨论分布式管理系统和集中式管理系统。
立项意义（含国内外研究现状。300字以上）
能源枯竭，环境污染，已经成为当前社会急需解决的问题。电动汽车以其独特的节能环保的优势引起越来越多的国家的重视。电池管理系统（BMS）是电动汽车中越来越关键的部分，但是我国在这方面的研究才刚刚起步，即使在美国等汽车工业发达的国家，其研制工作也不完善。从有关资料来看，美国一直站在汽车技术领域的前列。其测定的参数包括：电池组电压、单体电压、（浮充电）维持电流、电池内部温度、电池组环境温度、电解液比重、电解液液面高度以及电极利用情况等。我国对电动车的发展十分重视，电动汽车的发展对动力蓄电池管理系统将具有巨大的市场需求，但电池管理技术还并不成熟。
北京交通大学经过多年的努力，形成了覆盖铅酸、镍氢和锂离子电池的结构多样的产品。在系统功能方面，在完善电池基本参数检测、估算、通讯接口、控制和数据记录的同时，还增加了绝缘检测、充放电次数记录、电池故障检测分析与在线报警、电池离散性能评价体系、与充电机通讯实现安全充电等功能。部分产品已经实现批量生产和使用。北京理工大学开发的电池管理系统中动力电池组由32块电池串联组成，在电池箱中安装有检测电池组电流的霍尔传感器，霍尔传感器把检测到的电池组电流信号输入电池管理系统主题部分；电池组中每块电池两端的引线也接入电池管理系统主体部分，以实现电池管理对电池组总电压、每块电池端电压的信号采集；电池组上每块电池表面安装了温度传感器，它们检测到的各块电池温度信号送入电池管理系统主题部分中。电池管理系统主体部分对动力电池组输入的各种信号进行分析处理后，发出电动汽车后续里程、电池组总电压、电池组电流和电池组是否有故障需要报警等信号给驾驶室仪表显示部分进行相关信息显示；电池组管理系统主体部分给电池组中的霍尔电流传感器和温度传感器提供电源，箱电池组提供均衡各块电池电压控制信号，以改善电池组中各块电池的均衡性，提高电池组中各块电池的使用寿命；电池管理系统主体部分留有RS-232串行接口，以便于双向数据交换。清华大学对电动汽车电池管理系统设计的基本结构由6个子电路组成：信号输入电路、V/F变换器（电压/频率变换器）、光电隔离电路、微处理器控制电路（MCU）、输入输出电路和RS-232串行接口通行电路。来自电池组电压、电流和温度传感器的信号在逻辑开关的控制下进入V/F变换器，这些信号被变换为频率可变的数字脉冲信号送微处理器处理，微处理芯片就能够判断电池组中各块电池电压、电流、温度等信号大小。除此之外，电池管理系统通过RS-232串行口通信电路，将数据输入到PC计算机进行进一步的分析和处理。
研究路线（或研究方案）
电动汽车中的电池组是电动汽车的一个重要组成部分，电动汽车的发展对电池组的监控功能也有着越来越高的要求。研究方案主要围绕与项目相关的国内外参考文献的阅读，写出一篇不少于6000字的综述性文章，并应用所学知识，完成电动车载动力电池组多节电池电压采集方法的研究，其研究路线如下：
1）电压检测时，为了解决车载电池电压采集时的隔离和共地问题，采用HP公司生产的一种高线性度模拟光电耦合器件HCNR201。
2）在对温度信息采集时，基于常见的热敏电阻采集法的一些不足，如接线复杂，线性度差等，选择数字TC集成温度传感器DS18B20。
3）利用电流传感器实现电流信号的采集，但是考虑到DSP的A/D转换只能转换0～
3.3V的正电压，所以利用反向加法器和反相器将电流传感器的输出电压调理为0～
3V，使其符合DSP的A/D转换电压范围。
4）从节约成本角度出发，采用了高性能、低功耗、宽供电范围16 位DSP 芯片dsPIC33FJ256GP710作为微控制器；CAN通信模块采用CAN收发器PCA82C250和磁耦合隔离器件ADUM1201ARZ构成，并完成接口电路的设计。
创新点1.以光电隔离元件设计的集中采集多路电池电压和温度信号，解决车载电池电压采集
时的隔离和共地问题；
2.CAN总线结构；
3.磁耦合器件隔离方案。
具备的研究条件1.使用重庆大学－美国微芯公司单片机联合实验室。
2.使用重庆大学“985工程”电力装备安全与技术研究院中电能变换与控制研究室已有
的研究设备和试验条件进行该项工作的研究、发挥对学生的指导和培训功能，对大学生科研训练计划项目的本科学生实施传帮带的培养，指导其进行设计和创新思想的开发并进行实施。
3.通过本项目的实施过程，学习和掌握电路原理、电子技术、电力电子技术、功率器
件、DSP控制技术，并将这些理论知识与电动汽车项目紧密联系起来，用理论知识指导实践。
进度安排
进度安排开始时间完成时间国内外相关资料的查阅2010.07 2010.10 完成不少于6000字的综述性文章2010.07 2010.10 学习仿真软件的应用和DSP控制软件的编程方法2010.07 2010.11 芯片的可行性讨论2010.07 2010.09 确定芯片类型并掌握芯片相关使用方法2010.07 2010.10 在pretel中画电路图2010.07 2010.10 验证电路图的可行性2010.09 2010.11 制作电路板2010.09 2010.11 明确项目计划，发表小论文2010.09 2011.04 项目的硬件设计或软件编程2010.09 2011.04 项目的硬件或软件调试2011.01 2011.03 整理项目的各种报告2011.01 2011.03
预期研究目标1.完成方案设计
2.提交控制系统硬件电路原理图和PCB图纸。
3.完成研制总结报告，设计报告，试验报告等。
提交成
果方式
发表“电动车载动力电池组多节电池电压采集方法研究”论文1篇。
项目成员姓名项目成员分工贺灵电压、电流检测方案设计，画PCB印制电路板，系统调试彭卫温度检测方案设计，系统电路的仿真，系统调试
钱涛通讯和控制电路的方案设计，系统调试
经费预算
序号开支内容金额（单位：元）
1 材料消耗，印制板加工，电子元器件1000元
2 报告打印、资料复印300元
3 外协加工费700元
合计2000元
指导教师审核意见
项目实施计划可行，需要参与成员经过努力才能达到完成项目的要求。项目实施计划基本可行，项目发表文章经过项目组成员努力可以达到，项目经费申请合理。
指导教师签名：
2010 年 6 月30 日
学院专家组审
查意见专家组组长签名：
年月日
学院
意见教学副院长签字：
学院公章：
年月日