基于单片机的蓄电池管理系统3.ppt

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1、基于单片机的蓄电池管理系统3 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望目前较统一的是从电量角度定义SOCSOC=QC/CI式中：QC为蓄电池剩余的容量；CI为蓄电池以恒定电流I放电时所具有的容量。荷电余量SOC电池荷电状态SOC(stateofcharge)用来表征电池的剩余容量 SOC估算策略l l安时法安时法 通过用放电电流与放电时间的乘积来计算铅酸电池的荷电状态通过用放电电流与放电时间的乘积来计算铅酸电池的荷电状态,一般是对充一般是对充放电的电流进行时

2、间上的积分放电的电流进行时间上的积分,然后由原来的电量进行加减来估算电池的荷电然后由原来的电量进行加减来估算电池的荷电状态。状态。l l开路电压法开路电压法 开路电压法是通过测量铅酸蓄电池的开路电压值开路电压法是通过测量铅酸蓄电池的开路电压值,来判断电池的剩余电量。来判断电池的剩余电量。l l内阻法内阻法 交流电注入到蓄电池，然后通过交流电的电压和电流值计算蓄电池的内阻，最后通过内阻和容量的关系判断蓄电池当前容量。l l神经网络法神经网络法 神经网络具有非线性的基本特性，具有并行结构和学习能力，对于外部激励，能给出相应的输出，故能够模拟电池动态特性，以估计SOCl l卡尔曼滤波卡尔曼滤波 通过

3、大量的实验获得铅酸蓄电池得动态通过大量的实验获得铅酸蓄电池得动态 RC RC 模型参数模型参数,建立铅酸蓄建立铅酸蓄电池的二阶电池的二阶 RC RC 模型模型,利用此模型的的结果利用此模型的的结果,使用卡尔曼滤波算法对铅使用卡尔曼滤波算法对铅酸蓄电池的荷电状态做估算酸蓄电池的荷电状态做估算 优点优点缺点缺点适用性适用性放电实验法放电实验法可靠性高，精可靠性高，精确确需要大量时间；需要大量时间；电池工作必须中断电池工作必须中断实验室；实验室；电动汽车维修电动汽车维修安时法安时法简单，可靠简单，可靠若电流测量不准容易若电流测量不准容易累积误差；累积误差；需要大量实验来建立需要大量实验来建立充放电效

4、率公式充放电效率公式在在SOCSOC初值准确初值准确和电流测量准和电流测量准确情况下可以确情况下可以适用于各种电适用于各种电动汽车电池动汽车电池开路电压法开路电压法充电初期和末充电初期和末期期SOCSOC估计效果估计效果较好较好只能在电池电压稳定只能在电池电压稳定的情况下的情况下铅酸电池；铅酸电池；电动汽车驻车电动汽车驻车状态状态内阻法内阻法放电后期放电后期SOCSOC估估计效果较好计效果较好准确电阻值不易测量准确电阻值不易测量铅酸电池铅酸电池神经网络法神经网络法具有非线性的具有非线性的基本特性，能基本特性，能够模拟电池的够模拟电池的动态特性动态特性需要大量参考数据进需要大量参考数据进行训练，

5、估计误差受行训练，估计误差受训练数据和方法的影训练数据和方法的影响大响大适用于所有电适用于所有电池池卡尔曼滤波法卡尔曼滤波法对电流波动比对电流波动比较剧烈的汽车较剧烈的汽车电池电池SOCSOC的估计的估计效果好，能很效果好，能很好解决电池自好解决电池自放电问题放电问题能力要求高，算法比能力要求高，算法比较复杂，设计成本高较复杂，设计成本高适用于所有电适用于所有电池池本文所选用的方法安时和开路电压结合法其中,CN为电池的额定容量；I为电池电流；n为充放电效率电池均衡策略 在电源系统中,蓄电池的不一致性是影响蓄电池组寿命的致命因素。因此,对蓄电池组进行电池均衡,减小单体电池间的差异,最大限度的延长

6、电池的使用寿命,是非常必要的 l l电阻旁路分流法 当检测系统监测到电池组出现不均衡状况时,控制信号就控制分流旁路上的继电器闭合,将分流电阻接入电路中 l l开关电容法 这种方法以均衡电容为能量存储载体,以各单体电池的电压为均衡对象,使其串联在各单体电池上，通过电池组间开关来回切换来保持单体电池的电压趋于一致 l l多绕组变压器法但当电池组的电压出现不均衡时,对蓄电池组进行电压均衡，控制变压器副边电压首先高于最低的一个蓄电池单体，此时这个单体电路中的二极管导通，其他单体连接的二极管由于承受反压关断，仅给电压最低的蓄电池单体充电，等到这个单体充至倒数第二高时，再提高副边电压，给最低的两个单体充电

7、，照这种方法持续,该过程将持续到电池组间电压相同为止,从而达到了均衡控制的目的。l l并联DC一DC变流器法 某一个电池单元达到充满状态或某相邻两电池单元电压不一致时,相应的均衡模块开始工作,能量从电压高的电池单元传递给电压低的电池单元.假定某时刻电池Bl的电压高于B2,此时开关管sl导通,电感Ll开始储能当s1关断后,电感中存储的能量通过续流二极管Dl转移到B2中.如果串联电池组的最后一个电池单元Bn先充满或电压高于Bl,开关Sn导通,使能量存储在反激变压器的激磁电感中,当Sn关断之后,激磁电感中的能量转移到电池组。设计当中本着均衡系统的无能量损耗,效率高,结构灵活的参考特点，本文选择的是并

8、联DC一DC变流器法 热管理策略 当检测到电池温 度达到开风机温度阈值时，电池管理系统启动风机对电池进行降温，直到温度降到关风机阈值时关闭风机。当检测到电池温度过低时，电池管理系统启动加热器对电池进行加热，直至电池上升至规定温度时才关闭加热器。l l充电策略1.1.恒压恒压恒压充电就是在充电过程中，充电电压恒定不变。恒压充电就是在充电过程中，充电电压恒定不变。优点是充电速度快，充优点是充电速度快，充电时间短，充电电流电时间短，充电电流I I会随着会随着电动势电动势E E的上升，而逐渐减的上升，而逐渐减小到零，使充电自动停止，小到零，使充电自动停止，不必人工调整和照管不必人工调整和照管 。缺点是

9、在于充电开始的缺点是在于充电开始的初期，由于电压已经恒定，初期，由于电压已经恒定，又因为电池的等效内阻非常又因为电池的等效内阻非常的小，所以充电电流会很大。的小，所以充电电流会很大。会严重冲击极板，会引起极会严重冲击极板，会引起极板变形、活性物质脱落以及板变形、活性物质脱落以及蓄电池的温度过高蓄电池的温度过高 2.2.恒流恒流恒流充电与恒压充电方式类似，只不过恒定量变为充电电流。而恒流充电又包括单一恒流充电方式和分段恒流两种充电方式。优点为：充电电流可任意选择，有益于延长蓄电池寿命，可用于初充电和去硫化充电。缺点是：充电时间长，且需要经常调整充电电流。恒流充电在后期电压很大容易过充 脉冲充电主要是利用正负脉冲进行充电 3.脉冲充电4.阶段充电就是先进性限流充电，等其充电电压上升到设定的恒压值，便进入恒压充电阶段，这样充电电流便会逐渐减小，然后进入浮充状态 本文选择的充电策略本文选择的充电策略 是三阶段充电方式。通过对单片机的控制，从而控制PWM波，继而控制充电驱动电路驱动。使其进入，恒流、恒压、涓流进行充电