电动汽车动力电池组管理系统设计

电动汽车动力电池系统总体方案设计1.1 额定电压及电压应用范围对于高速电动车辆动力电池系统的额定电压等级，参照《GB/T31466-2015 电动车辆高压系统电压等级》可选择144V、288V、320V、346V、400V、576V等。

对于微型低速电动车动力电池系统的电压等级，100V以下主要以48V、60V、72V和96V为主。

动力电池系统的额定电压及电压范围必须与整车所选用的电机和电机控制器工作电压相匹配，因此为保证整车动力系统的可靠运行，需要根据电动整车电机的电压等级及工作电压范围要求，选择合适的单体电池规格（化学体系、额定电压、容量规格等）并确定单体电池的串联数量、系统额定电压及工作电压范围。

通常允许使用的电压范围上限为系统额定电压的115%~120%，下限为系统额定电压的75%~80%。

1.2 动力电池系统容量整车概念设计阶段，从整车车重和设定的典型工况出发，续驶里程、整车性能（最高车速、爬坡度、加速时间等）要求，可以计算出汽车行驶所需搭载的总能量需求。

动力电池系统容量主要基于总能量和额定电压来进行计算。

1.3 功率和工作电流整车在急加速情况下，动力电池系统需要提供短时脉冲放电功率，对应的工作电流为峰值放电电流；在紧急刹车情况下，需要提供短时能量回收功率，对应的回馈电流为峰值充电电流。

整车在平路持续加速或长坡道时，动力电池系统需要提供稳定的持续放电功率，此时要求能够长时间稳定输出一定额度的电流，即持续放电工作电流。

1.4 可用SOC范围在动力电池系统产品设计上，由于SOC可用范围会直接影响总能量的设计，直接体现到单体电池的选型及数量要求，因此，也会对电池箱体的包络尺寸设计、内部布置及安装空间间隙以及对总体成本等方面产生最直接的影响。

动力电池系统SOC应用范围的选择首先考虑整车对充放电功率和可用能量等方面的需求，同时结合单体电池在不同温度条件下的充放电能力（功率和能量）、存储性能（自放电率）、寿命、安全特性，以及电池管理系统的SOC估算精度等影响因素来确定。

动力电池管理系统硬件设计电路图电动汽车是指全部或部分由电机驱动的汽车。

目前主要有纯电动汽车、混合电动车和燃料电池汽车3种类型。

电动汽车目前常用的动力来自于铅酸电池、锂电池、镍氢电池等。

锂电池具有高电池单体电压、高比能量和高能量密度，是当前比能量最高的电池。

但正是因为锂电池的能量密度比较高，当发生误用或滥用时，将会引起安全事故。

而电池管理系统能够解决这一问题。

当电池处在充电过压或者是放电欠压的情况下，管理系统能够自动切断充放电回路，其电量均衡的功能能够保证单节电池的压差维持在一个很小的范围内。

此外，还具有过温、过流、剩余电量估测等功能。

本文所设计的就是一种基于单片机的电池管理系统。

1电池管理系统硬件构成针对系统的硬件电路，可分为MCU模块、检测模块、均衡模块。

1.1MCU模块MCU是系统控制的核心。

本文采用的MCU是M68HC08系列的GZ16型号的单片机。

该系列所有的MCU均采用增强型M68HC08中央处理器(CP08)。

该单片机具有以下特性：(1)8MHz内部总线频率；(2)16KB的内置FLASH存储器；(3)2个16位定时器接口模块；(4)支持1MHz～8MHz晶振的时钟发生器；(5)增强型串行通信接口(ESCI)模块。

1.2检测模块检测模块中将对电压检测、电流检测和温度检测模块分别进行介绍。

1.2.1电压检测模块本系统中，单片机将对电池组的整体电压和单节电压进行检测。

对于电池组整体电压的检测有2种方法：(1)采用专用的电压检测模块，如霍尔电压传感器；(2)采用精密电阻构建电阻分压电路。

采用专用的电压检测模块成本较高，而且还需要特定的电源，过程比较复杂。

所以采用分压的电路进行检测。

10串锰酸锂电池组电压变化的范围是28V～42V。

采用3.9M?赘和300k?赘的电阻进行分压，采集出来的电压信号的变化范围是2V～3V，所对应的AD 转换结果为409和*。

对于单体电池的检测，主要采用飞电容技术。

电动汽车动力电池管理系统（BMS）设计摘要：本文主要从硬件系统设计、软件系统设计两个方面，对电动汽车中动力电池的内部管理系统（BMS）综合设计，进行了深度的分析与研究，以通过不断地实践研究，积极探索出电动汽车中动力电池的内部管理系统（BMS）最具高效性的综合设计方案，以充分提升电动汽车中动力电池的内部管理系统（BMS）的设计水准，确保电动汽车中动力电池的内部管理系统（BMS）各项功能能够满足于电动汽车实际的应用需求，为我国电动汽车行业的长期发展奠定基础。

关键词：电动汽车；动力电池；管理系统（BMS）；设计前言：电动汽车（battery electric vehicle；BEV），主要是指以车载类电源为基本动力，利用电机来驱动车轮达到行驶目地，符合于我国安全法规与交管各项规定的车辆。

基于电动汽车有着环保性特征，所以，其在国内的发展前景相对较为良好。

但是，基于国内电动汽车相关技术还处于初步探索阶段，各项技术还不够成熟，若想实现突破性发展还需作出更多的努力。

电动汽车，它与传统汽车最大的不同之处就在于电动汽车内部包含着一种动力的电池。

在一定程度上，通过该动力电池可实现电动汽车节能化、环保化的行使。

那么，为了能够更好地助推我国电动汽车行业的发展，就需从其内部的动力电池入手，对其所在的管理系统（BMS），进行系统化的分析与研究。

从而能够设计出更具有功能特性的动力电池内部管理系统（BMS），为电动汽车提供强大动力电池内部管理系统支持，进一步推动我国电动汽车行业的快速发展，让其可稳步向着新的发展征程迈进。

1、硬件系统设计基于电池组主要是由多节电池的单体并联与串联而成，实现对所有电池单体实时化监控。

因而，如图1所示，电池内部管理系统主要应用了主从结构，以实现灵活性通讯，提升通讯实际速度。

从板均需具有电池单体的温度与电压检测、CAN总线的通讯等各项功能。

图1 BMS系统框图示图1.1 IMCU系统处理器系统处理器主要选用的是Freescale -9S12DT64型号的MCU系统处理器，该型号MCU系统处理器为16位系统的单片机，主要是由CAN系统的总线模块、PWM的调节器（1个）AD的转换器（2个）定时器（1个）外部串口（1个）内部串口（2个）。

AUTOMOBILE DESIGN | 汽车设计时代汽车 电动汽车动力电池管理系统的设计与研究纪文煜无锡南洋职业技术学院　江苏省无锡市　214081摘 要： 能源危机和生态危机产生的人类生存压力越来越明显，汽车产业受能源危机和生态危机的双重影响，电动汽车的研发俨然是大趋势。

电动汽车的问世减少了环境污染，缓解了生态压力，而其也减少了能源消耗，在解决能源枯竭问题方面有着积极意义。

其研发与应用得益于其电池管理系统的设计优化，这也是新型能源汽车研发中的核心命题。

本文主要就电动汽车所对应的电池管理系统进行设计方面的系统研究，以通过硬件与软件的系优化设计，带来电池管理系统的优化，带来电动汽车研发的新革命，使得其性能逐步提升，助力新能源汽车产业的创新发展。

关键词：电动汽车　动力电池　管理系统　设计分析汽车产业是市场经济中的一大主导产业，其快速发展的背后也引发人类关于生态性问题、能源利用问题的深刻思考，当前生态危机加剧，能源紧张的现实让部分产业发展受限，而汽车产业首当其冲。

鉴于传统汽车产业发展的不足，研究新能源汽车成为备受瞩目的课题，而电动汽车的问世无疑为汽车行业的转型升级带来曙光。

对于电动汽车设计研发和性能发挥、来说，起核心作用的是电池，而其对应的系统设计是重中之重，电池作为其能量源泉，其系统则负责能量来源——电池运行情况的分析、数据的采集、故障的判断、运动控制等，系统性能优劣对汽车安全性和功能性发挥的影响是直接而深刻的。

1　电动汽车动力电池工作原理当前汽车的动力电池多对为金属燃料，主要构成是铝，基于其材料选择和性能循环的优化考虑，电池负极为金属材料，正极则采用泡沫石墨烯，其电解液主要成分是四氯化铝，实现了充放电的有效循环，即使在常温条件下也可以正常循环运作。

其正极所对应的石墨烯材料属于典型的层状材料，其能有效容纳阳离子，实现电解液内阴离子的容纳，让动力电池放电形成良性循环。

2　电动汽车电池管理系统设计的三大技术支持2.1　参数检测与分析工作参数检测是动力电池管理系统设计中首先要考虑的问题，工作参数检测涵盖多个方面，从工作电力到电压再到电温等，在这些工作参数检测的过程中[1]，重点是进行单体电池的电压具体数值的测量，进行电压稳定性分析，以此明确电池工作状态。

基于STM32的电动汽车动力电池管理系统设计随着对环境保护和汽车技术的不断追求，电动汽车逐渐取代传统燃油汽车成为人们的首选。

作为电动汽车的核心组成部分之一，动力电池的管理系统在保证车辆性能和安全的同时起着至关重要的作用。

本文将基于STM32单片机介绍电动汽车动力电池管理系统的设计。

一、电动汽车动力电池管理系统的概述动力电池管理系统是电动汽车控制系统中的一个重要模块，主要用于监测、控制和保护动力电池组。

其主要功能包括电池组的电压、电流、温度的监测与采集，对电池组进行均衡和充放电控制，以及电池过充、过放和过温等异常条件的检测和保护。

二、STM32单片机的选择STM32单片机具有功耗低、性能强大、集成度高等特点，是嵌入式系统设计的理想选择。

在电动汽车动力电池管理系统设计中，STM32单片机可以实现对电池组各种参数的高精度采集与控制，具备良好的可靠性和稳定性。

三、电池组参数的采集与控制1. 电池组电压采集：通过电压分压电路和模数转换器实现对电池组电压的采集，并通过STM32单片机进行精确测量和数据处理。

2. 电池组电流采集：采用电流传感器和模数转换器对电池组电流进行实时监测，实现对电池组的充放电控制。

3. 电池组温度采集：通过温度传感器实时测量电池组温度，并结合STM32单片机的温度补偿功能，对电池组的温度进行精确控制。

4. 电池组均衡控制：根据对电池组电压的监测和比较，通过控制均衡电路，实现对电池组各个单体电池的均衡充放电，从而提高电池组的使用寿命和性能。

四、电池异常状态的监测与保护1. 过充保护：当电池组电压超过设定阈值时，系统会自动切断充电电路，避免电池过度充电造成安全隐患。

2. 过放保护：当电池组电压低于设定阈值时，系统会自动切断负载电路，保护电池组避免过度放电。

3. 过温保护：通过温度传感器实时监测电池组温度，当温度超过设定阈值时，系统会自动采取保护措施，如切断充电和放电电路，保证电池组的安全运行。

随着能源枯竭和节能产业的发展，社会对环境保护的呼声，使得零排放电动汽车的研究得到了许多国家的大力支持。

电动汽车的各种特性取决于其动力源——电池。

管理可以提高电池效率，保证电池安全运行在最佳状态，延长电池寿命。

1.1电动汽车目前，全球汽车保有量超过6亿辆，汽车的石油消耗量非常大，达到每年6至70亿桶，可占世界石油产量的一半以上。

长期现代化和规模化开采，石油资源逐渐增加。

筋疲力尽的。

电能来源广泛，人们在用电方面积累了丰富的经验。

进入2 1世纪，电能将成为各种地面交通工具的主要能源。

电动汽车的发展是交通运输业和汽车业发展的必然趋势。

由于电动汽车的显着特点和优势，各国都在发展电动汽车。

中国：早在“九五”时期，我国就将电动汽车列为科技产业重大工程项目。

在全市七尾岛设立示范区。

清华大学、华南理工大学、广东汽车改装厂等单位都参与了电动汽车的研发，丰田汽车公司和通用汽车公司提供样车和技术支持在示范区进行测试.德国：吕根岛测试场是德国联邦教育、科学研究和技术部资助的最大的 EV 和 HEV 测试项目，提供 Mercedes-Benz AG、Volkswagen AG、Opel AG、BMW A G 和 MAN Motors 64 辆 EV 和 HEV经公司测试。

法国：拉罗尔市成为第一个安装电动汽车系统的城市，拥有 12 个充电站，其中 3 个是快速充电站。

标致雪铁龙、雪铁龙和标致雪铁龙集团都参与了电动汽车的建设。

日本：在大阪市，大发汽车公司、日本蓄电池公司和大阪电力公司共同建立了EV和HEV试验区。

1.2 电动汽车电池根据汽车的特点，实用的动力电池一般应具有比能量高、比功率高、自放电少、工作温度范围宽、充电快、使用寿命长、安全可靠等特点。

前景较好的是镍氢电池、铅酸电池、锂离子电池、1.3 电池管理系统（BMS）电池能量管理系统是维持供电系统正常应用、保障电动汽车安全、提高电池寿命的关键技术。

可以保护电池的性能，防止单个电池的早期损坏，方便电动汽车的运行，并具有保护和警示功能。

新能源汽车动力电池管理系统的设计与控制新能源汽车的普及趋势下，动力电池管理系统成为了关键技术之一。

动力电池管理系统（BatteryManagementSystem，简称BMS）是指为电动汽车中的动力电池组提供高效安全的管理和控制的一系列技术和设备。

它不仅能提高电池的使用寿命和工作效率，还能确保电池组的安全性和可靠性。

本篇文章将介绍新能源汽车动力电池管理系统的设计与控制原理。

1.动力电池管理系统的功能和构成动力电池管理系统主要分为硬件和软件两部分，其主要功能包括电池状态估计、电池细胞均衡、充放电控制、温度管理和失效诊断等。

下面将详细介绍各个功能的作用和构成。

1.1电池状态估计电池状态估计是指通过对电池内部各个参数的监测与计算，对电池的SOC（StateofCharge，充电状态）和SOH（StateofHealth，健康状态）进行估计。

通过准确估计电池的SOC和SOH，可以提供给车辆控制系统准确的电池能量信息，并可用于预测电池的寿命和性能。

电池状态估计主要依靠电池传感器、电流传感器和温度传感器等硬件设备以及算法模型的组合来实现。

其中，电池传感器可以监测电池细胞的开放电压和电流，电流传感器可以实时测量电池组的充放电电流，温度传感器则用来监测电池组的温度。

1.2电池细胞均衡电池细胞均衡是指通过等化电池细胞之间的电荷和放电量，使得每个电池细胞的电荷水平保持一致。

这可以避免由于细胞间的不均衡导致电池寿命缩短和性能下降的问题。

电池细胞均衡系统主要由均衡电路和均衡控制器组成。

均衡电路可以将电池细胞之间的电荷进行转移，以保持细胞间的一致性。

均衡控制器则负责监测电池细胞的电压差异，并控制均衡电路的工作状态。

1.3充放电控制充放电控制是指通过对电池组内部和外部电路的控制，实现电池的充电和放电操作。

通过合理地控制充放电过程，可以提高电池的工作效率和使用寿命。

充放电控制系统包括充电控制器和放电控制器。

充电控制器负责监测电池组的充电状态和充电电流，并根据需要控制充电电流的大小和充电方式。

电动汽车动力电池管理系统建模与仿真近年来，电动汽车慢慢成为了一种新型的交通工具。

为了能够让电动汽车能够持续地高效地行驶，电池管理系统（BMS）显得十分重要。

BMS是一种控制电池状态和效率的工具，能够减轻电池的负荷，在一定程度上延长电池的使用寿命。

本文将介绍关于电动汽车动力电池管理系统建模与仿真方面的知识。

一、概述BMS主要有以下几个方面的功能：监测电池的电压、电流、温度等参数，控制电池的充电和放电，并且对电池进行各种故障检测和错误处理。

通过对电池进行管理，BMS能够使电池的使用寿命变长，提高电池的运行效率，以及使电池拥有更加可靠的安全性能。

二、建模建模是BMS设计的第一步。

建模是指将电池的状态、状态估计器、故障检测器等模型构建出来，以便开发人员可以对电池充电和放电等过程进行模拟。

BMS的建模分为两个主要方面：电源系统模型和电池状态估计模型。

1. 电源系统模型电源系统模型是指建立电池与外部环境之间的关系模型。

这种模型通常考虑电池的物理特性，包括电池的内部阻抗、电池的开路电压、电池的化学反应等等。

同时，还需要考虑外部环境对电池的影响，如温度、湿度等。

对于电源系统模型，其建模可以使用电路模型、阻抗模型和物理模型等。

在建模中，还需要注意在考虑电池的内部特性时，需要同时考虑到电池的电流和电压之间的关系。

这是因为在电池的使用过程中，电流和电压是密切相关的。

换言之，电池的内部阻抗会随着电流的变化而变化。

2. 电池状态估计模型电池状态估计模型是指通过对电池的各项参数进行监测，对当前电池的状态进行估计。

这些状态包括电池的电量、健康状态、电阻率等。

电池状态估计模型可以分为两种类型：一种是基于电学方法的估计模型，另一种是基于化学方法的估计模型。

基于电学方法的电池状态估计是通过电池的电压、电流、温度等参数来对电池状态进行估计。

这种方法不需要电池的化学反应，因此需要的参数较少，但其精度有一定的局限性。

而基于化学方法的电池状态估计模型是通过模拟电池内部的化学反应来估计电池状态。