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新能源汽车电池管理系统软件设计

本电池管理系统的软件主要包括三个部分：数据采集与控制

部分、中央处理单元的管理

部分、整个系统的CAN通讯部分。从软件载体上分为：控制

器程序和与之相配套的监视

软件。

5.1数据采集与控制部分

5.1.1数据采集程序

数据采集系统在硬件上由片外独立A/D（TLC2543）和S12片

内A/D模块组成，数据采集

系统程序需要分两块处理。数据采集的频率是每10ms一次

刷新一次数据。

1）片外独立A/D（TLC2543）采集程序。该部分负责对电流、

电压模拟量的转换，考虑

到硬件上采用浮地技术，故需要I/O口控制电子开关矩阵，

以配合TLC2543的通道选择，

完成电流、电压数据的采集。

2）S12片内A/D模块采集程序。该部分负责对温度模拟量的

转换，由于温度模拟量物

理信号直接与S12的端口连接，程序上只需要对A/D模块的

相关寄存器配置好(如位数、

时钟频率、数据对齐方式等)，便完成初始化，随后启动转

换，查询转换结束标志位，

即可完成一次A/D转转。

5.1.2热量管理控制程序

由于充、放电过程中，电池本身会产生一定热量，从而导致

温度的上升。温度会影响电

池的很多特性参数，故对电池组进行热量管理是非常重要

的。采用并行通风散热方式，

可以获得均匀的电池箱内的温度场分布，从而保证电池组各

单体电池的温度平衡。热量

管理的方式是通过分析采集的温度数据，采用一定的控制策

略，控制冷却风扇控制的开

启，维持电池工作的最佳环境温度。

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5.2中央处理单元的管理部分

中央处理单元主要执行以下工作：电压、电流与温度测量数

据滤波；计算电池SOC；计

算电池放电深度DOD；计算最大允许放电电流；计算最大允

许充电电流；预测蓄电池寿

命指数和SOH；故障诊断。

5.2.1电池状态参数计算流程

电池状态参数计算包括测量和计算部分：滤波电压、电流与

温度测量数据；计算电池SOC；

计算电池放电深度DOD；计算最大允许放电电流；计算最大

允许充电电流；预测蓄电池

寿命指数和SOH；故障诊断；

5.2.2电池状态故障诊断

故障诊断功能是BMS的重要组成部分，本课题故障诊断可以

在动力电池组工作过程中，

实时掌握电池的各种状态，甚至在停机状态下也能将电池故

障信息定位到动力电池系统

的各个部分（包括电池模块）。故障级别分为：一般故障、

警告故障和严重故障。BMS根

据故障的级别将将电池状态归纳成尽快维修、立即维修和电

池寿命警告等三类信息传递

到仪表板以警示驾驶者。从而保护电池不被过分使用。

1）BMS的重要诊断内容如下：(1)启动过程的BMS硬件故障

诊断；(2)启动过程的传感

器信号的合理性诊断；(3)启动过程的电池组电压信号合理

性诊断；(4)启动过程电池模

块电压的合理性诊断；(5)启动过程电流信号的合理性诊断；

(6)启动过程温度信号的合

理性诊断；(7)电压波动诊断；(8)无模块电压诊断；(9)无

电池组电压诊断；(10)无温

度信号诊断；(11)电流故障诊断；(12)流量传感器故障诊断；

(13)模块电压一致性故障

诊断；(14)过流故障诊断；(15)通讯系统故障诊断；(16)通

风机故障诊断；(17)高压电

控制故障诊断；(18)模块电压的过充诊断；(19)电池组电压

的过充诊断；(20)模块电压

变化率的过充诊断；(21)电池组电压变化率的过充诊断；

(22)SOC的过充诊断；(23)传

感器温度的过充诊断；(24)平均温度的过充诊断；(25)传感

器温度变化率的过充诊断；

(26)平均温度变化率的过充诊断；(27)模块电压的过放诊

断；(28)电池组电压的过放诊

断；(29)模块电压变化率的过放诊断；(30)电池组电压变化

率的过放诊断；(31)SOC的

过放诊断；(32)传感器温度的过放诊断；(33)平均温度的过

放诊断；(34)传感器温度

变化率的过放诊断；(35)平均温度变化率的过放诊断。

2）BMS的上述诊断内容分充电过程、放电过程进行，诊断策

略与失效处理的基本策略

是：(1)根据各故障原因，对各种故障诊断分别设置了诊断

程序的进入与退出条件；(2)

采用分时诊断流程，节约CPU时间资源；(3)根据电池充电

倍率，动态调节充电诊断过

程参数；(4)根据电池放电倍率，动态调节放电诊断过程参

数；(5)故障诊断分三种不同

级别进行（报警、故障与危险）；(6)故障诊断结果通过CAN