鋰電池管理系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn) — 鋰電池管理系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)

硬件的設(shè)計(jì)必須要實(shí)現(xiàn)對動力電池組的合理管理，首先必須保證采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性;其次是可靠穩(wěn)定的系統(tǒng)控制;最后非常重要的是抗干擾性。在具體實(shí)現(xiàn)過程中，根據(jù)設(shè)計(jì)要求決定需要采集動力電池組的數(shù)據(jù)類型;根據(jù)采集量以及精度要求決定硬件的設(shè)計(jì)。

本文設(shè)計(jì)的鋰電池管理系統(tǒng)控制板附在鋰電池組上，由鋰電池組供電，作為在線管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)管理功能基本功能如下：

1.電池信息實(shí)時(shí)采集及顯示，包括單體電壓、電池組總電壓、溫度、充放電電流;

2.剩余電量估計(jì)功能及顯示;

3. 8節(jié)鋰電池充/放電智能管理，當(dāng)電池電壓、充放電電流、電池溫度和剩余容量過低或過高時(shí)，發(fā)送報(bào)警信號;

4.在充、放電過程中對單體電池進(jìn)行均衡和診斷;

5.故障電池智能檢測/報(bào)警;

6.存儲鋰電池的充放電信息，可與上位機(jī)通信，在上位機(jī)檢查鋰電池的使用過程。

3.1鋰電池管理系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)

本鋰電池管理系統(tǒng)主要由充電模塊、數(shù)據(jù)采集模塊(包括電壓，電流，溫度數(shù)據(jù)采集)、均衡模塊、電量計(jì)算模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊和存儲通信模塊組成。系統(tǒng)框圖如下：

其中數(shù)據(jù)采集模塊負(fù)責(zé)采集電池的各種狀態(tài)參數(shù)，如電流、電壓、溫度;充電控制模塊按預(yù)充、恒流充電和恒壓充電三個(gè)階段進(jìn)行自動充電，并根據(jù)采集的數(shù)據(jù)對充放電過程進(jìn)行控制;均衡模塊在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候通過15W的開關(guān)電源對單個(gè)電池進(jìn)行均衡充電，使電池組中的電池更加均衡一致;電量估測單元主要是分析采集過來的狀態(tài)參數(shù)并根據(jù)研究試驗(yàn)得出的電量估測算法，對電池的當(dāng)前電量進(jìn)行估測;數(shù)據(jù)顯示單元采用圖文液晶顯示屏，可顯示各節(jié)電池電壓，充放電電流，剩余電量，電池溫度和充電時(shí)間;存儲通信單元通過存儲芯片定時(shí)把充放電信息(電壓，電流，充放電時(shí)間等)存儲起來，可通過串口與電腦通信，在電腦上顯示充放電信息。

3.2 ATMEGA8L處理器簡介

ATMEGA8L是美國ATMEL公司推出的一種高性能8位單片機(jī)，它在吸收了PIC及8051單片機(jī)優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，做出了重大的改進(jìn)，速度快，性價(jià)比高，能在線編程，在一個(gè)芯片內(nèi)將增強(qiáng)性能的RISC 8位CPU與可下載的FLASH相結(jié)合使其成為適合于許多要求、具有高度靈活性和低成本的嵌入式高效微控制器。它具有以下特性：

● 高性能、低功耗的8位AVR微處理器

● 先進(jìn)的RISC結(jié)構(gòu)

- 130條指令——大多數(shù)指令執(zhí)行時(shí)間為單個(gè)時(shí)鐘周期