摘要：锂电池在二轮电动车应用越来越广泛，其暴露出来的事故主要包括起火、爆炸等安全隐患，所以需要研究一套可靠的电池管理系统，用来保证使用者的人身和财产安全。
关键词：电池管理系统，锂电池组，两轮电动车，大数据监控平台 前言：目前城市人口急剧增长，面对交通堵塞的压力，居民出行更愿意选择便捷的两轮车方式。铅酸电池存在能量密度低、循环寿命短等缺陷，同时还对环境存在污染。而锂电池恰恰补足铅酸电池这些短板，所以锂电池代替铅酸电池势在必行。目前中国市场上有近3亿辆电动车，社会保有量有超过90%属于铅酸电车。按照各地政府给出3-5年的过渡期，也就是说3-5年内市场的需求将会超过2.5亿辆新国标电动车，未来整个电动车行业年产销量一定会突破4000万、5000万辆，甚至年销量能够达到5500-6000万的量级，未来的锂电动车出行市场的需求十分旺盛，发展前景十分可观。
1. 电池管理系统设计
常用的电动自行车锂电锂离子电池，一般通过串联或并联的方式形成锂离子电池组，以满足电
压和功率的使用要求。锂电池在出厂或者长期使用过程中，由于环境温度变化，过充过放等因素影响，电池单体性能会发生差异，一致性不一样。电池组性能取决于性能最差的单体力量，因此需要通过BMS对锂电池电池组进行有效的能量管理，以提高锂电子电池组的使用效率，延长电池组使用寿命，降低运行成本提高，提高电池组可靠性[1]。 1.1 电池管理系统方案设计
电池管理系统主要功能包括：1、电池信息测量子模块；2、充放电控制电路；3、最小单片机系统；4、均衡控制电路；5、GPRS远程通讯模块；电池信息测量模块，采集锂电池单体电压、总电压、总电流、温度等锂电池信息。充放电控制电路通过MOS管控制总负端输出，总正端直接连接外部输出。最小单片机系统通过IIC通讯协议与电池信息测量模块进行内部通讯，对电池进行充电、放电、均衡及电池异常状态下保护管理。在某个电池单体出现较大压差时，均衡电路通过消耗其能量的方式，使电池组满足使用的要求。锂电池组外部通讯，一般采用RS485或都CAN通讯两种方式。本文外部接口采用是RS485通讯方式，与电机和整车控制器进行数据交互。GPRS模块可将锂电池信息上传至大数据监控平台，监控平台可同时实现多个锂电池组实时监控和预警功能。 1.2 电池管理系统硬件电路设计
本文基于中颖公司SH367309采集芯片和ST公司STM32F301C8T6单片机芯片进行设计和实现，与其他分立元器组成锂电池管理系统的电路设计。
SH367309主要实现以下功能：
1.锂电池信息测量，主要包括16路单体电压采集、1路总电流采集、2路温度采集。每路单体电压经过1K的限流和0.1uF滤波电容后至SH363709的AD采集端口，每个AD采集单体电压信号经SH367309进行内部处理后，由SH367309通过IIC通讯传送给STM32F301C8T6单片机;
检流电阻可选择阻值小且精度高的合金电阻，一般检流电阻值范围0.001-0.005Ω，精度为0.1-0.5%，功率选择5W-10W范围值；当电流流过检流电阻时，在检流电阻上产生电压降，检测检流电阻上的电压值可计算出实际输出的电流值大小。电池温度采集是利用NTC温度传感器温度变化特性来实现。NTC温度传感器贴在锂电池正负极柱上，当锂电池极柱上的温度发生变化时，NTC温度变化转化为电阻信号，再经过SH367309芯片内部的分压电路，电阻值转换为相应的电压信号，由单片机来计算出电池的温度值； 2.充电、放电MSO管的控制，本文设计的最大充放电电流可达到40A，经实际检测满足二轮车最高功率需求；电池总负端B-经过分流电阻后连接放电MOS管和充电MOS管。SH367309通过控制充放电MOS管GS两端的电压，当MOS管GS两端的电压为高电平时，MOS管导通；当MOS管GS两端的电压为低电平时，MOS管断开，实现电池充放电管理功能。适当调整MOS管GS两端并联的电阻值大小，可以调节MOS管导通性能，防止MOS管过热损坏。MOS管GS两端并联一个10M电阻和肖特基二极管，当MOS管截止时，可将MOS管内部存储的能量进行泄放。考虑到MOS管的内阻和散热性能，当电流达到处40A时，需要用多个MOS进行并联，本设计采用3个充放电MOS管进行并联使用，同时MOS管的表面这需贴有铝块散热器加速散热，经测试MOS管加铝块后，散热效果良好。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议