摘 要

Abstract 2

第1章绪论 3

1.1研究背景和意义 3

1.2 国内外发展现状 4

1.3电池管理系统简介 5

1.4本课题研究的内容 6

第2章 磷酸铁锂电池的工作原理和特性 7

2.1锂电池的工作原理 7

2.2磷酸铁锂电池的工作性能 9

第3章 电池管理系统的硬件设计 10

3.1 电池管理系统主体设计 10

3.2 电源电路设计 11

3.3 电压检测系统硬件设计 12

3.4 温度检测系统硬件设计 13

3.5 均衡电路设计 14

3.6 控制电路设计 15

第４章 电池管理系统的软件设计 16

4.1 主程序设计 16

4.2 电压温度采集子程序设计 17

4.3 电池均衡子程序设计 18

4.4 故障报警子程序设计 19

4.5 CAN通信子程序设计 20

4.6 本章小结 21

第5章 电池管理系统的测试与电池状态估计 22

5.1管理系统测试 22

5.1.1 测试平台的搭建 22

5.1.2 单体电压采集测试 23

5.1.3 电池温度采集测试 23

5.2电池状态估计方法 24

5.2.1 soc的概念 24

5.2.2 soc的影响因素 24

5.2.3 soc的估计方法 25

第6章 结论与展望 26

6.1研究总结 26

6.2未来展望 26

参考文献 27

致 谢 28

附录 29

摘 要

随着能源与环境形势的日益严峻，电动汽车及储能电池的研发与应用越来越广泛。目前以锂电池组驱动的电动汽车及储能占据主流。电池组的性能及耐久性是影响其大规模应用的关键和难点。

本文主要时分析电动汽车电池管理系统的现状和研究此系统的意义，深入解释锂电池的工作原理和磷酸铁锂电池有何性能优势。

之后，设计电池管理系统的硬件和软件程序流程图，要求能做到测量电池单体电压和温度，附带故障报警电路。研究一下电池荷电状态的估计方法，最后用万用表测量与设计的系统进行对比，验证设计的系统误差是否合理。经过实验数据的验证，本文所设计的电池管理系统测电压的误差不超过2%，测温度的误差不超过1度，达到了设计的预期目标。

关键词 ：电池管理系统；磷酸铁锂电池；电池状态估计

Abstract

With the increasingly severe situation of energy and environment, the research and application of electric vehicles and energy storage batteries are more and more extensive. At present, the electric vehicle and energy storage driven by lithium battery pack occupy the mainstream. The performance and durability of battery pack are the key and difficult points that affect its large-scale application.

This paper mainly analyzes the status quo of battery management system of electric vehicles and the significance of studying this system, and deeply explains the working principle of lithium battery and the performance advantages of lithium iron phosphate battery.

After that, the hardware and software flow chart of the battery management system is designed, which is required to be able to measure the voltage and temperature of the battery unit, with the fault alarm circuit. Study the estimation method of battery state of charge. Finally, use the multimeter to measure and compare with the designed system to verify whether the designed system error is reasonable. Through the verification of experimental data, the error of measuring voltage and temperature of the battery management system designed in this paper is less than 2% and 1 ℃ respectively, which achieves the expected goal of the design

Key Words：Battery management system；Lithium iron phosphate battery；Battery state estimation

第1章绪论

1.1研究背景和意义

21世纪的到来伴随着的是人们对环境保护问题的关注，全球变暖，二氧化碳排放等一系列问题的到来，还有化石能源的枯竭。人们对新能源越来越渴求。例如汽车领域，各国政府和企业越来越重视电动汽车的研制和开发。

纯电动汽车在20世纪末就已经有公司投入生产了。那时通用汽车开发的纯蓄电池电动汽车的最高时速和百米最快加速都已取得不错的成效，就连一次充电的最大行驶里程都已经达到144km。还有许多其他公司，比如丰田生产的RAV4电动汽车；福特汽车公司与通用电气公司联合开发的EXE-I、EXE-II型电动汽车等等。截止到如今，电动汽车早就从试验阶段跨越到民用阶段了，在各个国家都已实现实装。

电动汽车的能量来自于电池，而一个好的电池管理系统就是一辆好的电动汽车能够长距离航线不可或缺的核心。我们经常把需要的电池串联或并联到一起使用，因为整辆电动汽车的功率和电压的要求。在我们使用电动汽车电池的时候，由于多次的充放电，循环使用，单节电池之间的电压差异会越来越大。当我们不注意的话，让电池长期在这个环境下会对电池造成严重的损害，影响电池的使用时间。这同样也是影响电动汽车发展的一个主要原因。所以，要想电动汽车得到良好的发展，一款好的能源动力电池和电池管理系统缺一不可，都是至关重要的。

而锂离子电池由于众多优点，例如轻量化、快速充电、高能量密度、低自放电、长寿命等优点，被各大厂商另眼相看，在电动汽车电池应用这一块已经得到了广泛的关注。