【某电动汽车动力电池管理系统设计及测试探究11000字（论文）】

某电动汽车动力电池管理系统设计及测试研究摘要近年来，由于国家越来越注重环保，使得新能源汽车产业迎来了新的发展生机。而动力电池一直都是电动汽车最为核心的技术之一，并且是电动汽车安全性能的重要保障。为了延长电池寿命，使电池的使用率最大化，本文对电池在电动汽车中的应用现状进行了研究。同时针对电池的数据存储、充放电、荷电状态、故障报警、分发管理以及数据采集等多项功能进行了探讨和设计。本文中设计的电池管理系统主要原理是，利用将数据处用CAN总线进行传送，从而达到电池分布式控制和集中式管理的目的，这样不但降低了采样的线束，还可以使电池在电动汽车中的布局更合理，确保了整个电池系统的安全性能。关键词：电动汽车；动力电池；电池管理系统目录摘要 2第一章绪论 51.1研究背景及意义 51.2动力电池管理系统国内外研究现状 5第二章电池管理系统技术方案分析 72.1系统功能及技术方案分析 72.2硬件整体方案设计 10第三章电池管理系统硬件设计 143.1硬件总体方案 143.2从控模块硬件设计 153.3主控模块硬件电路设计 223.4硬件抗干扰设计 22第四章电池管理系统软件设计 244.1软件开发平台介绍 244.2软件总体方案 244.3从控模块软件设计 254.4主控模块软件设计 264.5软件抗干扰设计 26第五章电池管理系统测试 275.1数据采集实验 275.2均衡控制实验 28总结 31参考文献 32

第一章绪论1.1研究背景及意义目前中国和世界都面临着能源短缺、生态恶化的危机，中国的能源问题也亟待解决，而新能源产业的出现则成为当前解决这些危机的主要途径之一。未来传统燃油汽车将逐渐被新能源汽车所取代，这将是不争的事实。同时新能源汽车产业的发展，也增加了动力电池的需求，而且电池作为新能源汽车中最重要的组成部分，电池、电机和电控制是新能源电动汽车三大核心部件，其性能影响整车的安全性、经济性和动力性，直接关系到新能源汽车产业的发展前景与市场规模，是推动新能源电动汽车商业化、市场化应用的关键。但新能源电动汽车在广泛应用的情况下却存在着电池制备技术尚不完善，生产品质不宜掌握，因此需要设计安全可靠的动力电池管理系统，而且电池在使用时会存在电池老化、电池波动等问题，这些都会使电池的缩短电池的寿命，降低电池质量，甚至会引起电池起火、爆炸等事故，所以电池的安全性能显得尤其重要。而有效控制和管理电池的充放电，监测电池的工作状态，都可以延长电池的寿命，确保了整个电池系统的安全性能。1.2动力电池管理系统国内外研究现状1.2.1国外研究现状目前日本、德国和美国等国家在电池管理方面的研究起步较早，且已有较为成熟的研究成果。其中BOSCH集团所研发的CAN总线通讯技术，提高了汽车内部各个系统通信的便捷性，在汽车产业广泛运用，推动了电动汽车产业的快速发展。而奔驰汽车中使用的锂电池系统，具有速度快、续航里程高以及车速快等特点，自推出后广受汽车用户好评。通用纯电动汽车中所运用的动力系统，其安全性能和稳定性能都处于世界领先地位。日本的本田汽车公司近年来也致力于研究电池管理系统，譬如：松下和三菱公司所推出的电动汽车，都将最先进的动力电池系统作为该车的主要卖点。国外由于在动力电池管理方面的研究起步较早、发展迅速，并且他们的研究成果已经经过多年市场的检验，具有极高的实用价值。而且国外不同品牌的动力电池系统都具有较高的功能性、实用性和稳定性。但是，当前动力电池系统的发展仍有极大的进步空间。1.2.2国内研究现状国内电池管理系统相关技术虽然起步较晚，但是在社会各界的共同努力之下也取得了可观的成果。国产汽车品牌江淮、奇瑞、比亚迪等均推出了自主研发的电动汽车车型，所积累的经验为今后国产电动汽车的发展奠定了基础。譬如：比亚迪E6电动汽车中所使用的动力电池管理系统，就从原来的续航300公里提高到续航400公里。另外，天津天学、北京交大所提出的SOC估算法，提高了动力电池系统的估算准确度。而重庆大学、上海交大也针对镑氨电池研发了新的电池管理系统。虽然国内的新能源汽车产业，在政府的推动下有了很好的发展，同时也带动了一批动力电池的生产制造商，但和汽车发达国家相比，仍存在很大的差距。第二章电池管理系统技术方案分析2.1系统功能及技术方案分析2.1.1系统功能电池管理系统主是起到实时监测电池工作状态的作用，在这个过程中可以避免电池出现过度充电或放电的现象，可以延长电池寿命，使电池的使用率最大化，起了保护电池的作用。（1）监测电池有效数据主要是监测电池系统中的电压和电流参数、温度参数以及单体电压。其中电池管理系统中最核心的部分就是外特性参数，这些参数将是所有控制策略和算法的基础。必须对电池中的所有参数进行精准、快速、实时的采集，再利用滤波算法对这些采集到的参数进行计算，再加上时间戳，然后保存记录，生成每日电池使用日志，下图2-1是电池系统中所有的功能结构图。图2-1电池系统所有功能结构图（2）电池状态估计电池状态估计通常包括SOC、SOP、SOH、RUL四个方面。电池荷电状态是用于评估电动汽车续航里程的重要参数，精确估计电池的SOC有利于合理规划行驶路线，提髙电动汽车的续航里程，电池功率状态（SOP）是动力电池在下一时刻能够提供的最大的放电和充电的功率，精确估计电池功率状态（SOP）可以有效提高电池能量利用效率，减少大电流充放电对电池性能的损害；电池健康状态估计（SOH）反应电池的预期寿命，包括两个部分：功率和容量，及时了解电池的运行状态，以便电池老化时及时更换，避免电池发生故障；而电池剩余的寿命计算表则需要综合考虑SOH、SOC、內阻以及环境温度等参数。（3）电池安全保护电池安全保护功能包括当动力电池发生安全故障（单体过压、欠压、电池包电流过流、单体低温、高温和短路、SOC超限等），对故障进行诊断发出警报并做出相应的紧急处理，电池保护电路设计与电池单体的特性相关性非常大。（4）电池均衡管理电池均衡管理有利于维护动力电池包中电池单体的一致性水平，减少或避免在电池充放电期间，由于电池单体不一致而出现过度充放电的现象，可以提高电池的安全性能，提高电池组的循环寿命，减少电动汽车的运营维护成本。电池均衡管理要求适用于电动汽车不同运行工况，能耗小效率高，速度快。（5）电池的信息交互功能电池的信息交互可以将电池内部的有效数据，传递到汽车的控制器、远程监测系统、上位机以及电机控制器等设备中。通信系统需要提供冗余设计，方便未来BMS系统功能扩展，如目前正在迅速发展的直流快速充电领域，电动汽车和住宅能量交换（V2H）、Ｗ及电网与电动汽车能量交换（V2G）过程中的数据交换及记录保存。（6）热管理环境温度影响动力电池电化学反应速率，对电池性能参数影响较大。环境温度高电芯材料具有较强的化学活性，而如果温度过高将造成电池内的晶格结构不稳定，缩短电池的寿命；反之，温度过低则电芯材料的化学活性低，材料能量的使用率也会下降，同时减低动力电池可用容量，尤其是低温下充电容易形成裡枝晶，产生安全隐患。动力电池热管理有利于动力电池工作在高效温度区间，提高电池的充放电效率，还保证电池内单体的一致性分布水平，减少电池组各单体工作温度点差异。2.1.2技术方案上述提到的电池管理系统中的各个功能模块具体技术方案如下（1）电池关键数据监测动力电池关键数据监测主要技术难点：电池包由成百上千节单体串并联得到，数据量大；动力电池串联联接结构导致不断累积的共模电压；动力电池关键数据监测数据精度要求高。可以从两方面着手实现对电池数据的实时监测：一是分立式元器件；另一种是集成式芯片。在分立式元器件中，可以使用多路开关将电池系统中的电夺数据通道进行切换，然后通过信号调理电路送到多路A/D转换器中转换。方案成本较低，但信号采样率频率低，通道切换之间存在干犹，精度难以控制，影响系统整体性能提高，软件校准工作任务量大。基目前在集成式芯片的基础之上，已经推出了新的集成式解决方法。如Linear公司LTC682X系列芯片，TI公司BQ系列芯片，amel公司ATA681X系列芯片，Maxim公司MAX1106X系列芯片等。与分立器件方案相比，集成芯片方案体积小，电路集成度、可靠性高，数据精度较高。各公司动力电池关键数据监测集成芯片方案表3-1所示，通过对各厂家芯片性能分析，本文选用Linear公司的LTC682X系列巧片实现动力电池单体电压及温度的采集。方案集成度较髙，支持模块化堆叠设计，采集精度较髙。表2-1各厂家动力电池管理芯片方案对比（2）荷电状态估计目前主要的几种电量计算方法，即电压查表法、库仑汁数法、阻抗跟踪法、基于电池模型的SOC估计算法，同时还研究了扩展滤波、Kalman滤波、滑模变结构等用于提高荷电状态（SOC）估计精度。实际使用的动力电池系统的SOC需要实现实时在线估算，本文拟将开路电压法结合安时积分法使用，从方便测量的动力电池数据如电流、运行时间、电压等参数实现荷电状态（SOC）估计，兼顾SOC估计的实用性和精确度。（3）电池安全保护本文拟采用硬保护和软保护双重冗余结构，硬保护不需要控制器参与，当发生安全故障时，触发保护机制，速度快，可靠性高；软保护通过电池关键数据监测数据，依赖于控制器的参与，实现电池安全保护，可定制性强，更加灵活。（4）电池均衡管理电池的均衡管理分为不同的种类。电池均衡管理常用方法分类见表2-2所示。表2-2均衡控制管理的分类电池均衡管理种类繁多，各种方法之间各有优劣，不存在最好的均衡方法，在实际使用过程中需要根据电动汽车运行工况实际需求、可行性以及方案成本预算等多方面因素选择最优方案。非耗散型均衡、双向、主动均衡等是未来均衡方案的主流方向本文基于Linear公司LTC3300控制器设计了反激式双向主动均衡拓扑电路，实现了能量的巧向主动均衡维持电池的一致性。（5）电池信息交互综合考虑系统信息交互功能，同时考虑未来功能扩展，本文采用无线（GPRS）和(SCI、CAN)的方式，将电池进行汇总传输。2.2硬件整体方案设计在设计动力电池系统中拓扑结构时，需要综合考虑软件与硬件拓扑结构两部分。软件的开发与硬件的开发工作密切相关，硬件系统设计需要考虑软件程序算法复杂度，控制器资源是否满足要求；同样软件程序开发的时候需要照顾到各部分硬件系统的可执行力。软硬件开发成交互式螺旋式上升趋势，硬件系统需要阶段性升级，软件根据需要快速迭代更新。动力电池中的电路的拓扑结构通常有两种，分别是分布式和集中式。其在电动汽车上的应用情况见表2-3。表2-3集中式与分布式拓扑结构在电动汽车中的应用（1）集中式拓扑结构适用于配备小型动力裡离子电池组的电动汽车，将所有的电池中的电流电压采集单元、温度、单体电压以及数据显示、存储、备份单元全部集中在一块BMS板上，实现集中控制。其优点是控制算法比较简单，硬件成本较低。而缺点则是导线复杂、采样线束过长；由于电池包具有线束多、分布复杂的特性，导致电池管理系统中的BMS支持的通道数量较少。下图2-2是电池内拓扑结构的连接图：图2-2集中式电池内拓扑结构图(2)分布式拓扑结构适用于电池包相对分散的电动汽车。实现了电池模组的功能独立分离，整个系统由一个主控模板以及多个从控模块共同构成。这样的结构可以使管理系统分布更加合理，同时减少连接线束，提高系统的可靠性和通用性。尤其是当电池包较大时存在较大优势，有利于系统扩展。缺点是成本较高。下图2-3是分布式电池的拓扑结构图：图2-3分布式电池拓扑结构图从以上对分布式和集中式两种电池拓扑结构的优劣势，在双CAN通讯网络的基础之上设计了分布式电池巧扑结构。采用中央主控单元和本地从控单元两级拓扑结构。其中中央主控模块负责数据的处理、电池充放电控制、逻辑判断、存储、信息显示以及电池包的电压和电流等。主控单元与从控单元之间通过CAN总线通信传输数据，可以对BMS系统进行分布式控制以及集中式管理，而且可以使管理系统分布更加合理，同时减少连接线束，使电池具有更高的稳定性和可靠性。下图2-4是本文中设计的电池系统的硬拓扑结构图图2-4电池管理系统硬件系统拓扑结构2.3软件整体方案设计根据软件的分层思想，可以将电池中软件系统分为两种层次，一层是驱动程序，该程序BMS软件的基础，并且将直接与系统中的硬件设施产生联系，是应用层控制策略的基础保障；而第二层则是应用层软件，它是电池系统的核心控制软件，其中包含了所有模块的设计。下图2-5是BMS软件的整体架构图。图2-5电池管理系统软件整体架构

第三章电池管理系统硬件设计3.1硬件设计方案BMS系统中的硬件设计是整个系统最核心的部分，更实现系统功能的基础保障，具体的功能有：（1）可以确保采集到的外特性参数的准确度，包括单体电压参数、电池包的电流电压、温度参数等，可以将这些数据保存并显示；（2）可以保护电池，保障各功能模块的有效运行；（3）控制电池的充放电；（4）传送数据：硬件中具有齐全的通信接口，可以将数据进行实时传送，而且设计接口冗余，有利于调试；本文根据以上对BMS系统硬件设施的要求，在双CAN通讯网络的基础之上设计了BMS系统，并运用了智能监测和中央控制两个单元结构。下图3-1是系统的主要结构框架图。BMS系统运行原理为：通过从控监测系统可以对电池信息进行实时检测，保护电池的均衡，其中包括：电池的电压、双向主动均衡、温度的采集等功能；再利用同步时钟系统对采集到的数据盖时间戳，这样方便采集数据的存储和查看，再由主控单元控制电池的充放电、存储、显示、逻辑判断、采集电压电流等。在BMS系统中可以利用CAN总线实现主从控模块间的数据传送，从而对BMS系统进行分布式控制和集中式管理，保证整个BMS系统的安全性能。图3-1电池管理系统硬件结构枢图3.2设计从控模块下图3-2是从控模块的电路图，从控模块主要是对电池中的信息进行检测，同时起到保护电池的作用。图3-2从控模块电路图3.2.1选择合适的控制器电动汽车的BMS系统中的从控模块主要是对电池中的信息进行检测，保护电池功能，而且可以利用CAN总线将电池数据传送到相应的主控模块中，本文选择使用Ti公司的TMS320F2812DSP芯片。并且运用了大量的TMS320F2812系统资源，譬如：GPIO输入输出接口、FLAS存储资源、内部SRAM、SCI串行通信接口模块等。3.2.2设计RTC时钟电路由于动力电池使用时间较久，所以在BMS系统中会存储大量的电池参数，而且估算电池状态也需要根据以往的电池运行数据，所以为了方便调取电池历史数据，在BMS系统中在对已存储的电池运行数据盖时间戳。在BMS系统中的电路中加入时钟电路，但是必须在BMS系统处于关机状态该时钟电路才可以运行。可以选择TMS320F2812DSP型号的控制器，在该控制器中共有12C总线，下图3-3是其电路图：

图3-3X1226RTC型号时钟电路图3.2.3采集电池单体数据（1）电池单体温度的采集为了确保电池运行状态下各电池单体的安全性能，需要电池中所有单体进行实时监控。大量的电池单体经过串并联后才组成动力电池，并且在电池两端的单体具有较高的共模电压，导致在对单体电压进行检测时必须先去除其中带来的干扰，而且要将采集电路对电池的影响降为最低，并将控制电路和电池进行隔离。本文中选择使用LTC6803-3型号的芯片对电池内的电压进行检测，每片LTC6803-3型号的芯片可以对12节电池电压进行检测，并且可以与LTC6803-3芯片产生级联，从而降低光耦的使用率。其中LTC6803-3芯片不但具有检测电压的功能，该芯片的集成度也较高，下图3-4为该芯片的引脚图。图3-4LTC6803-3芯片的引脚下图3-5是LTC6803-3芯片的电路连接图，其中的每片芯片都可以对12节单体电压进行精准检测，并且RC滤波器会对单体电压进行滤波处理，从而提高检测结果的准确度。图3-5单片LTC6803-3芯片电压检测电路图电动汽车中所使用的电池为锂离子电池，其中共需36节串联的单体电池，且采集电路需利用H片LTC6803-3芯片产生级联，所以在设计电池中的硬件电路时，需要结合LTC6803-3芯片在电路中的具体位置，配置与其相对应的管脚，下图3-1是配置引脚图：表3-1LTC6803-3芯片相对应的配置引脚在动力电池中为了保证测量系统的安全，要将电池中的高压侧和低压侧进行隔离，可以选择四通道隔离器或者是数据采集中的隔离电路进行隔离。下图3-6是详细的隔离电路图：

图3-6ADUM2401隔离电路图（2）温度采集电路在LTC6803-3芯片中可以运用两路模拟设施进行数据采集，本文中利用NTC10K热敏电阻传感器用来测量电池阵列中的温度，NTC10K热敏电阻具有而高温、耐振动等特征，且绝缘性能佳。但是LTC6803-3芯片输出电流较少，所以可以用缓冲放大器，而VREG引脚中可以获取传感器电源，用来支持探头的负载。下图3-7为具体的电路图。

图3-7温度测量电路图3.2.4均衡电路设计动力电池中最重要的设计就是均衡电路，并且还有主动和被动两种不同的均衡方式，其中在被动均衡电路中所有的单体都可以放电，而且通常将被动均衡电路中的放电量设置为100Ma。下图3-8就是被动均衡电路图。而主动均衡电路可以使用存储元件将单体中的能量进行转移，从而达到均衡电量的目的。而且主动均衡方式具有损耗小、效率高的特点。

图3-8被动均衡原理在主动均衡电路中可以使单体中的能量，在不同的单体中进行传输。在不同的拓扑结构所运用的功率也各不相同，如下图3-2：表3-2拓扑结构与功率等级

通常电池的单体电压为3.3V，而为了降低能量损耗，提高均衡效率，在动力电池中则将均衡电流设为10A以内，功率设为33W，而且反激式的巧扑结构具有耗能低、成本低、使用元器件少等特点，所以适用范围较广。本文中在主动均衡电路的拓扑结构中设计了同步反激式结构，其最小的子模块如下图3-9：图3-9双向主动均衡最小子模块双向反激式均衡电路可以让能量进行双向传输，让外部装置对电路的运行控制。如果电路中的某一电池电压值超过标准范围，初级变压器的电流增加，然后在INP引脚位置对电流值测量，变压器的电流值降低到标准范围内存放在变压器中。刺激电流值趋近于零时，断开电源，打开初级电源来重复上面的步骤。电压在接通电源后能够让整个电路都能感知到能量的传输，从而让电路中的电池正常工作。下图3-10表示一个双向反激式模块电路运行原理，每个平衡器都是单独工作的。图3-10电池均衡模块运行原理本文研究的电动汽车锂电池管理系统中的控制模块中，电池是串联方式连接的，均衡电路应当考虑电池之间的适合度，一般不是直接连接的方式，并且还要考虑变压器的电池承受度。电压器的次级连接与低端电池相比较，电池位置较高。下图3-11表示串联电池的交错连接方式。

图3-11串联电池控制电路的连接方式将双向反激式均衡电路结构设计完成后，主电路的控制模块应当使用分立连接的方式来完成元件的组建，但是也可以使用集成控制让内部电路运转起来。本文的设计型号选择的是LINEAR企业的LTC3300芯片。该型号的电池采用的是串联方式，电池独立工作，但是却可以交错运行，电压值能够承载到1000V以上。电路内部的动力电池均衡控制，保障集成电路正常运行，LTC3300引脚具体状况图3-12所示；图3-12LTC3300引脚图电路连接方式如图3-13，单体六节电池使用的是双向反激式控制电路。

图3-13单片LTC3300均衡控制电路电压的平衡控制结构主要是多机联机，所以硬件设施方面会将引脚的位置降低，分配关系具体情况如表3-3所示：表3-3LTC3300配置引脚配置3.2.5保护电路保护电路的型号是SII精工半导体企业的S8209锂电池保护IC。这一型号旗下类型多样化，针对不同的电压等级提供不同的锂电池保护。型号为S8209单片能够让一节锂电池的电压环境过载，并且还能保持正常运作，保证安全性。S8209芯片的电路连接方式如图4-14所示。图3-14单片S8209电路设计3.3主控模块硬件电路设计下图4-15表示主模板的硬件电路设计方案，主模板在对电池电压进行过流、采集数据、收集以及电路控制等都能够利用总线路的连接来进行数据传输。图3-15中央主控单元硬件总体方案3.4硬件抗干扰设计由于电动汽车的工作运行多样，在工作中容易受到多方面因素的影响，比如说电磁、噪音等，影响了电动汽车的安全性。所以在对电动汽车的管理系统硬件设施设计时，应当保证硬件设施的抗干扰能力过关：首先单体电压在进入芯片之前，会经过高电压波的过滤，将无法承载的噪音滤除，最终进入控制电路范围；其次，动力电池会对部分电路进行隔离，其中控制器的主要功能是隔绝外界环境对电路的干扰。均衡电池电路因为单体电池的总线路长短不同，也会进行调整，保证电路运行的安全和稳定；电路板的功能性为分类依据，形成不同的电路板块，从而让模板能够独立工作；

第四章电池管理系统软件设计4.1软件开发平台内容4.1.1DSP程序开发CodeComposerStudio属于一种集成电路环境，对互联网企业的TI公司C2000DSP处理器开发具有促进作用。下图4-1所示CCS的开发周期。

图4-1CCS开发周期阶段

仿真器将电路中的各个接口连接来对软件开发。在集成开发环境中程序输入后会生成代码，仿真器将代码传送到DSP中。并在开发环境中对数据进行分析，记录代码的运输过程。互联网企业开发的控制器能够对编程语言和C语言翻译，所以C语言也是开发环境中的主要语言内容。4.1.2CPLD程序开发

QuartusII是一种集成开发工具，能够对编程元件的开发起到推动作用。下图4-2表示QuartusII的开发周期。

图4-2QuartusII开发周期阶段4.2软件总体方案电池管理系统的功能性与软件系统的开发有关。电动汽车的管理系统硬件结构采用的是两级控制拓扑，在涉及软件系统时应当与管理系统的硬件结构保持一致，让数据利用主线的电路运输实现数据的传输。分层结构的原理是动力电池的两种软件设计类型，首先是底层基础驱动，主要依赖BMS软件，该软件与管理系统之间存在关联，利用芯片数据来编写程序，让底层的寄存器能够对语言识别，提供算法基础，稳定底层电路的运行；其次是应用层软件，对BMS软件进行控制，设计电路模板，主要有数据处理模板、充放电控制方案、SOC状态佔计算法等。软件系统结构如图4-3。图4-3电池管理系统软件整体架构4.3从控模块软件设计图4-4表示控制模块型号为ECUTMS320F2812的程序操作过程，主函数进入电路运行前，会将设计器件，如系统时钟、外设时钟、CPU定时器、SCI等清空数据，回到初始化状态。主程序工作后，将锂电子的传输状态、平衡控制以及电池运行进行监控和记录，并将获取的数据存放在CAN总线网络中。图4-4从控模块ECUTMS320F2812程序流程图4.4主控模块软件设计

下图所示为主控制模板的控制器程序工作过程，主函数进入电路运行前，会将设计器件，如系统时钟、看门狗、CPU定时器、输出端接口等清空数据，回到初始化状态。主程序运转后，进行动力采集，将总线网络中获取的数据信息传输到电池上面，电池运输电流和电压，控制电路。图4-5为TMS320F28335程序流程图4.5软件抗干扰设计使用软件抗干扰设计能够保证系统中各个模块之间独立工作，让系统在安全稳定的环境下进行流程操作。软件抗干扰设计的操作性强，成本低，具体的设计方式如下；（1）单体电压将数据采集运输完成后，将动力电路中取得的平均值进行过滤，并将干扰信号识别出来，让单体电压经过电池时保持稳定；（2）寄存器中的内容传送到主板之后，将传送内容与配置内容进行比较，保证数据的准确性；（3）设计软件规避，当程序出现错误时，能够让传输路线正确的指引到正确的传输途径上，避免造成损失；（4）当程序不能被系统操控后，或者是程序一直在循环工作回不到正确的工作线路上时，利用看门狗元件来复位。

第五章电池管理系统测试5.1数据采集实验数据收集的最小模块能够让十二节电池的单体电压完成连接，但是电池模块的类型应当是磷酸铁锂动力电池，该类型的电池是十二串磷酸铁锂电池串联连接形成的，型号是HTCF26650-3200MAH-3.2V,单体电池参数情况如5-1所示。表5-1HTCF26650动力电池单体技术参数电路管理系统中，数据收集系统的工作是数据收集，但是一般分为两种类型，其一为单体电池的数据，主要内容有温度、单体电池的电压等。选择Linear企业生产的芯片LTC6803-3来收集数据，芯片LTC6803-3能让十二节串联的电池完成电压电流数据的收集；其二是电池包中的电压电流数据。利用霍尔传感器将电流电压隔离出来，传送到ADS8364芯片中来获取数据。数据收集系统的数据经过处理器后，会将格式变换成系统的标准格式，并印上时间传输到数据包中，保存在默认的U盘中，保存格式为CSV，一般代开软件是Excel软件。表5-1表示上位机的电压收集情况。表5-1上位机电压收集情况5.2均衡控制实验下图表示六节单体电池串联形成的电路，并对其电路进行研究，证明管理系统的控制电路是双向反激式平衡电路。如图5-2表示六节单体电池串联形成的平衡电路原理，平衡器之间互不影响，独立工作。

图5-2六节电池带体均衡模块连接示意图如果电池的状态存在两种情况：（1）B1-B6电池中B1的电压值与电池组的平均值相比，电压值过高B1电压高，初级开关接通后电压能够流通，并且经过第一个初级绕组斜坡后电流明显增加，将动能存储在该初级绕组中，并在Iip引脚上发现最值，然后将Ipesk的初级开关切断，Q11的电源也随之断开。变压器随着电源的断开动量传递到初级绕组中，并逐渐流通到初级电池内。当次级电流下降到最低值时，次级电源会断开，然后在自动地开启，并不断地进行重复操作。电流不断地从B1点流通到B1-B6模块中。初级开关和侧面的次级开关信号和电流的波动情况如下

图5-3初级开关和侧面的次级开关信号和电流的波动情况（2）B1-B6电池中B1的电压值与电池组的平均值相比，电压值过低B1电压低，会让次级开关的放电功能增强，并在经过初级绕组时电流增加，在IIS引脚上发现最值，，然后将Ipesk的初级开关切断，Q12的电源也随之断开。压器随着电源的断开动量传递到初级绕组中，并逐渐流通到初级电池内。当初级电流下降到最低值时，次级电源会开启，电流不断地从B1点流通到B1-B6模块中。此时变压器中储存的能量被转移至初级绕组，初级开关Q11导通从而将能量传输至初级绕组所连接电池。初级侧屯流减小到零时，断开初级开关，此时接通次级开关。这样电荷从B1-B6转移到电池单体

图5-4B1充电时原副边电源状态及电流信号运行情况为了检查均衡电路的运行状态，让电池组在不工作状态下进行电路平衡测试。让电池组在接通电源后电路状态不平衡，并逐渐对电池组中的电池施压，最后趋于平衡状态。初始状态如表5-3所示：表5-3电池组没有平衡之前的状态

平衡电路运行后，取电压的平均值当单体电压与平均值相比较小时，应当调整单体电压的数值，保持平衡电路的均值状态。电压差值的变化状态如图5-5所示：

图5-5均衡过程中单体电池的极值差值变化随着平衡电路的测试，B5电压下降，B6电压上升，让电压差值变化越来越明显，最终的差值范围在5MV，保证了电池电压的一致性。电池模块平衡测试如下图5-6所示图5-6电池模块平衡测试效果结合上图可知，电池组的原始状态存在较大的差值，随着电路平衡