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基于STM32F103RBT6的电动汽车电池管理系统研究

第1章绪论

1.1课题研究的背景和意义

能源危机以及环境的污染已经成为现在世界的一个重大的问题，传统的内燃机汽车加剧了这种现象的恶化。在这种背景下，发展电动汽车能够减轻对于环境的污染，同时也会降低能源的消耗，电动汽车作为新能源汽车的一个最重要的部分，越来越受到人们的关注。目前，在电池技术以及电池管理系统发展中主要存在的技术问题有以下几点：

(1)如何延长动力电池循环次数,也就是延长电池的使用寿命问题。因为在使用电池的过程中，由于错误的使用方法，会发生对电池过充电和过放电一系列的行为，这种情况发生后在某一种程度上会损坏电池,从而减短电池循环使用次数，严重时甚至会使电池报废。

(2)车用动力电池在使用的过程中，总是以大量的电池单体串联或者并联的形式成电池组、电池包出现，那么由于出场制造的工艺以及微观环境、人为因素的问题，各个单体动力电池之间必然存在差异，那么在多次的循环的使用过中，这些电池逐渐表现出的运行状态会不一样，也就是说单体电池的性能不一致，即会出现单体电池电压不一致、能量不一致的情况的现象。这种情况下，会导致某些电池在充电过程中已经满能量，但是其他的电池能量不足，如果继续充电，则会使某些电池过充，放电亦如

此，从而影响电池的性能，缩短电池的使用寿命。

(3)电动汽车的剩余电量的估计是一个重要的环节，只有通过显示剩余电量才能提示驾驶人，电动汽车可以行驶的里程。剩余电量是动力电池工作状态的一个重要参数，是用来判断电池是否过充过放以及表征电池性能的重要依据。但是剩余电量不能够直接测出，而且影响剩余电量的因素很多，所以对电池剩余电量的准确估算是一个难点。

找到一款具有高能量密度，循环次数多，无污染的动力电池，同时开发出能够高效使用动力电池，防止动力电池发生过充、过放等对电池的损坏行为，可以对动力电池的荷电状态做出准确估算，同时可以将动力电池相关信息及时地传递给整车控制系统，并且合理的协调多个模块之间的关系的电池管理系统成为一个重要的研究方向。

1.2电池管理系统的国内外发展现状

1.2.1电池管理系统的国外发展状况

德国奔驰公司就设计了BADICHEQ系统和BADICOACH系统，该系统能够完成电流监测、温度监测、充放电控制、均充以及数据通信功能；美国通用汽车公司设计的EV1车用电池管理系统，并且考虑了可靠性的问题；美国Awrovironment公司研发的SmartGuard系统；美国通用公司研发出的电池管理系统可以使用两个子系统来监测单体电池的工作状况,并且可以把实时检测得到的信息发送至CPU，CPU通过处理这一系列的数据来实时分析电池工作状态，以及性能的好坏。还有日本丰田公司也研发

了混合动力汽车普锐斯的电池管理系统等。法国对于电动汽车的电池管理系统研究也有重大的进展，其电池管理系统的主要功能为：记录电池的循环使用的次数、充放电监测管理、电动汽车行驶过程中电池的管理、SOC显示。这些功能大大提高了电池使用的效率，收集电池信息并建立历史档案，在线实时的检测对比、提示驾驶者电池状况，以及是否应该更换电

池。韩国研发的BMS由数据采集模块、SOC显示模块、控制模块、热管理控制模块和上位机组成，已经安装电动汽车上使用，通过测试该BMS

能够控制电池的充放电和实时监测电池的状态。德国JossenA等研究人员认为电池管理系统所应有的电气控制主要包括：根据SOC、SOH和温度来限制充放电电流。DaleB.Garrett等科学家采用电阻、二极管、运放等实现了对串联电池组电压进行采集，采集结果表明，采集电压的精度明显提高，温度波动小并且准确率提高。Phoenix公司为研制的电池管理系统采用分布式的管理方式对电池进行监控。YuangShungLee等提出了模糊控制算法在单体电池均衡方面的应用，并通过实验验证了此种方法在电池均衡方面是可行的。

北京交通大学通通过不断的研究取得了大量的成果，其研制的电池管系统可以实现对于电池的状态检测，电池信息的测量，通讯，并用开路电压法与安时积分的法的结合准确的估算电池的SOC。

清华大学在此方面也有很多的进展，他们研制出了EV-6580电动客车的电池管理系统；拜特测控技术公司也研发了荣威750HEV电池管理系统；哈尔滨冠拓电源设备有限公司研制出的锂离子电池管理系统以及亿能电子有限公司研制出的锂离子电池管理系统。深圳派司地科技有限公司研

制出了DSB-102-3型电池管理系统。

第2章电动汽