新能源汽车的电池管理系统设计与优化

电力电子 • Power Electronics

238 •电子技术与软件工程󰀡󰀡

Electronic Technology & Software Engineering【关键词】新能源汽车 动力电池 管理系统

1 新能源汽车动力电池管理系统硬件设

计

1.1 硬件设计组成

动力电池管理系统的硬件设计中，安装

了温度调节中的温度计控制线路，外接风扇控

制回路，电压采集模板。电池管理中，主要针

对剩余电量电池使用温度以及供电时间等信息

进行检测。硬件设计中可大致分为三部分，首

先是信息获取模块安装，例如温度探测器的组

件，安装风扇是对电池温度降低控制的，当温

度计探测得到的温度值超出电池安全使用数字

时，控制系统中将会自动启动风扇，对动力电

池进行降温处理。硬件系统功能实现是在软件

控制下而达到的，因此动力电池管理系统在开

展硬件设计中，估计考虑了电池的实际运行使

用情况，以及是否方便文件管理系统获取信息。

由电子式开关来实现均衡支路的切换，无电磁

干扰，工作安全可靠。有效地均衡管理大大增

加了电池组内电池的一致性，提高了整个电池

组的使用寿命。电子开关式集中均衡充电模块

的整体构架为通过一个DC/DC变换器将整个

电池组的能量转移到电量较低的电池组中，通

过电量的重新分配实现电池组中所有电池单体

的能量均衡。实验证明，电子开关式集中均衡

充电模块能够有效改善电池组内电池单体的不

一致性，提高电池组的使用寿命。

为保障动力电池管理系统可正常使用，

在开展管理系统硬件设计中，可以采用分层次

方法进行，按照管理等级来展开设计。这样硬

件系统配合软件运行时，也能避免出现信息反

馈传输错乱问题。

1.2 硬件设计方法

硬件设计中，需要采用非耗散试集中管

理的硬件组合模式来对电池进行控制，实现电新能源汽车用动力电池管理系统设计

文/何波

文章首先对新能源电力汽车动力电池管理中的硬件组成作出介绍，并结合硬件管理系统与软件之间的相互联系，提出提升电池管理效率的有效方法。并从软件设计优化角度展开讨论，重点研究动力电池剩余电量估算管理，帮助全面提升新能源汽车动力系统运行稳定性，从而全面提升系统的安全效率。摘 要动力电池使用中的电路灵活切换。关于电子开

新能源汽车电池管理系统设计

摘要：在以往的生产生活中，以煤炭和石油为主要的化石能源是使用最为广泛的动力原料。尽管在人类历史的发展中，这些化石能源作为唯一的动力能源做出了非常重大的贡献，但是经过科学技术的发展，我们开始发现这些化石能源为我们的生产生活带来便利与推动时，也在毫不犹豫地释放自己的“邪恶”从而破坏我们的生存环境。在这种背景下，人们开始追寻探索能够完美替代这些传统化石能源并不会产生任何环境污染的新的清洁能源，以及改变我们在生产与生活中对于传统化石能源的依赖。

关键词： 新能源汽车；汽车电池；电池管理系统；设计

无论在当下的时代中科技如何发达，人类的出行方式有多么丰富，汽车仍然是人们出行最为主要的交通工具，而传统的汽车一直都是以化石能源作为动力原料，并且在使用过程中会产生非常多的有害气体，据不完全统计，在当下的大中小城市中人均汽车拥有量为1.2辆车，而且每天在路上行驶的车辆占有总数的百分之八十，由此可以看出当下的生活中使用以化石能源为动力的汽车会为我们的生存环境造成非常严重的危害。为了减轻环境污染问题，人们研制并开始使用新能源汽车。

1 新能源汽车与汽车电池介绍

新能源汽车是近年来发展起来的一类新型汽车，在目前的市场中出现的这些新能源汽车主要是以消耗电力来提供动力，因为不使用汽油这类化石能源，所以在日产的使用中能够减少很多环境污染因素，而且如今的电力能源相对于化石能源来说，价格更加的便宜，因此更加受到汽车使用者的追捧。而在新能源汽车的使用中，被人们重点关注的一个问题就在于动力电池方面，因为它决定着新能源汽车在使用中的动力、续航等影响驾驶体验的因素，所以在新能源汽车的研发与生产中非常重视对于电池系统的研发，然而在如今的时代中，电池技术仍然是新能源汽车使用与发展的最大阻碍。因此在我们必须要对新能源汽车的电池管理系统深入研究，尽力减少目前存在于安全性、稳定性等方面的问题，为驾驶者提供更加优质的驾驶体验，以此推动新能源汽车的发展，为减少环境污染于提升人类生活品质做出贡献。

参ｌ　訇　似　

电动汽车电池管理系统软件设计　

Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｖｅｈｉｃｌｅｓ　ｂａｔｔｅｒｙ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ｓｙｓｔｅｍ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｄｅｓｉｇｎ　

包敏　

ＢＯ　Ｍｉｎ　

（长沙市电子工业学校，长沙４１　０００８）　摘要：电池管理是电动汽车的关键技术之一。本论文介绍了电动汽车电池管理系统的功能，并详细　介绍了电池管理软件设计，包括软件总体流程图、温度测量软件设计、电压与电流测量软件　设计，以及ＣＡＮ总线通信模块软件设计。　关键词：电池管理；电压测量；ＣＡＮ总线　中图分类号：ＴＰ３９１　文献标识码：Ｂ　文章编号：１　００９—０１　３４（２０１　ｏ）１　２（下）一ＯＯｌ　２－０４　

Ｄｏｉ：１　０．３９６９／Ｊ．ｉｓｓｎ．１　００９－０１　３４．２０１　０．１　２（下）．０５　

０引言　

电动汽车引领着汽车技术的发展方向，具有　

低排放甚至零排放、热辐射低、噪音低且环境友　

好等特点，是节能、环保和可持续发展的新型交　

通工具，具有广阔的发展前景…。在产业过程中，　

蓄电池及其管理系统作为主要的动力源部件是其　

中最为重要的一个环节。电池管理系统能够实现实　

时监测电池参数并估计其荷电状态（ＳＯＣ），为驾　驶员提供剩余电量、续驶里程等信息；能防止电池　

过充、过放、过压、过流、过高温，其优劣直接决　

定着动力电池组的使用寿命，一个合适的电池管理　

系统能够在充分发挥电池优越性能的同时，给予　

电池最佳的保护，保证电池性能，延长电池寿命，　

降低电动汽车运行成本　。本文给出了一种基于　

ＣＡＮ总线的电动汽车电池管理系统的软件设计。　

１　电动汽车电池管理系统的功能　

电池管理系统的主要原理可归纳为　Ｊ：数据采　

集电路采集电池的相关重要数据，如：母线电压，　

电流，温度等，再发送给中央控制单元进行分析和　

处理，由系统内的控制模块发出控制指令，记录　

实时数据，对应的执行单元作出动作，进行调控。　

现在主流的电池管理系统一般是采用分布式结构，　

新能源汽车电池管理系统的设计与实现

随着环保意识的逐步普及和中央政策的支持，新能源汽车成为汽车市场最热门的领域之一。然而，新能源汽车电池容量大、寿命短、成本高是制约其发展的重要因素之一。为此，本文旨在探讨新能源汽车电池管理系统的设计与实现。

一、电池管理系统简介

电池管理系统（Battery Management System，BMS）是一种基于微控制器的设备，用来控制、监测和保护电池。其主要功能包括：监测电池容量、电压、温度等参数；控制电池的充放电过程；保护电池不受过充、过放和短路等损坏。BMS的设计和实现影响着新能源汽车电池的性能和寿命，直接关系着新能源汽车的安全和发展。

二、电池管理系统的设计原则

1.安全性原则

安全是BMS设计最基本的原则之一。BMS应能制定完善的故障判定和保护机制，防止电池过充、过放、短路等情况的发生。例如，BMS的充电保护机制应该确保电池电压不超过额定电压，防止发生爆炸和火灾等事故。

2.性能可靠性原则 BMS需要具备性能可靠性，要确保在各种环境下正常工作。BMS应避免出现电池容量不均、充电时间过长等问题，这些问题会影响到电池的使用寿命、安全性和可靠性。

3.经济性原则

BMS设计旨在为新能源汽车提供更佳的性能和安全，但在实施过程中也需要考虑经济性因素。BMS应该做到选材合理、结构简单、易于维护等，以降低成本和提高效率。

三、电池管理系统的实现方式

BMS的实现方式有多种，如独立型BMS、集成型BMS等。独立型BMS通过采用独立的硬件和软件实现电池控制和管理，具有较高的可靠性和安全性，但是不易集成。集成型BMS则将电池管理和电动汽车控制一体化，使得BMS可以更好地与整个电动汽车的系统相协调。集成型BMS相对于独立型BMS在能量利用上更有效，成本也更低。

四、电池管理系统的技术要点

BMS设计的技术要点主要包括：电池容量计算、电池状态估计、模块化设计和通信协议等。

1.电池容量计算 电池容量是电池管理的重要参数之一，电池容量的准确测量对于电池的使用寿命和安全性具有重要意义。BMS需要通过测量电池的开路电压和荷电状态，来计算电池的剩余容量和充电容量。电池速算法是一种经典的计算电池容量的方法，其可靠性和精确性较高。