首先，在選購電動(dòng)車時(shí)應(yīng)當(dāng)選擇產(chǎn)品信譽(yù)較好的品牌，注意質(zhì)量總是第一。好的廠家的電動(dòng)車電瓶的質(zhì)量相對(duì)較為可靠。要知道許多電動(dòng)車事故源于電瓶問題。

其次，在使用過程中，要注意按名牌指示給電瓶充電。電動(dòng)車充電過程也容易起火，如電源電壓、電流過大，或者充電器不匹配等問題都可能引起電瓶爆炸的危險(xiǎn)事故。

同時(shí)，在使用過程中應(yīng)該經(jīng)常注意檢修電路線路，防止電線老化催生短路、自燃等意外事件。

電池使用常識(shí)：1、選購時(shí)應(yīng)注意產(chǎn)品質(zhì)量，選購正規(guī)廠家生產(chǎn)的合格產(chǎn)品；2、使用前需閱讀銘牌，嚴(yán)格按照銘牌指示操作，選用配套或者相匹配的充電器，在額定電壓、電流下安全充電；3、盡量避免過充電或者充電不足等情況。在電池充電完成后使用，有利用延長電池的使用壽命，也減少不安全事故的發(fā)生。

電動(dòng)汽車是指全部或部分由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的汽車。目前主要有純電動(dòng)汽車、混合電動(dòng)車和燃料電池汽車3種類型。電動(dòng)汽車目前常用的動(dòng)力來自于鉛酸電池、鋰電池、鎳氫電池等。

鋰電池具有高電池單體電壓、高比能量和高能量密度，是當(dāng)前比能量最高的電池。但正是因?yàn)殇囯姵氐哪芰棵芏缺容^高，當(dāng)發(fā)生誤用或?yàn)E用時(shí)，將會(huì)引起安全事故。而電池管理系統(tǒng)能夠解決這一問題。當(dāng)電池處在充電過壓或者是放電欠壓的情況下，管理系統(tǒng)能夠自動(dòng)切斷充放電回路，其電量均衡的功能能夠保證單節(jié)電池的壓差維持在一個(gè)很小的范圍內(nèi)。此外，還具有過溫、過流、剩余電量估測(cè)等功能。本文所設(shè)計(jì)的就是一種基于單片機(jī)的電池管理系統(tǒng)。

1電池管理系統(tǒng)硬件構(gòu)成

針對(duì)系統(tǒng)的硬件電路，可分為MCU模塊、檢測(cè)模塊、均衡模塊。

1.1MCU模塊

MCU是系統(tǒng)控制的核心。本文采用的MCU是M68HC08系列的GZ16型號(hào)的單片機(jī)。該系列所有的MCU均采用增強(qiáng)型M68HC08中央處理器(CP08)。該單片機(jī)具有以下特性：

(1)8MHz內(nèi)部總線頻率；(2)16KB的內(nèi)置FLASH存儲(chǔ)器；(3)2個(gè)16位定時(shí)器接口模塊；(4)支持1MHz～8MHz晶振的時(shí)鐘發(fā)生器；(5)增強(qiáng)型串行通信接口(ESCI)模塊。

1.2檢測(cè)模塊

檢測(cè)模塊中將對(duì)電壓檢測(cè)、電流檢測(cè)和溫度檢測(cè)模塊分別進(jìn)行介紹。

1.2.1電壓檢測(cè)模塊

本系統(tǒng)中，單片機(jī)將對(duì)電池組的整體電壓和單節(jié)電壓進(jìn)行檢測(cè)。對(duì)于電池組整體電壓的檢測(cè)有2種方法：(1)采用專用的電壓檢測(cè)模塊，如霍爾電壓傳感器；(2)采用精密電阻構(gòu)建電阻分壓電路。采用專用的電壓檢測(cè)模塊成本較高，而且還需要特定的電源，過程比較復(fù)雜。所以采用分壓的電路進(jìn)行檢測(cè)。10串錳酸鋰電池組電壓變化的范圍是28V～42V。采用3.9M?贅和300k?贅的電阻進(jìn)行分壓，采集出來的電壓信號(hào)的變化范圍是2V～3V，所對(duì)應(yīng)的AD轉(zhuǎn)換結(jié)果為409和*。

對(duì)于單體電池的檢測(cè)，主要采用飛電容技術(shù)。

1.2.2電流采樣電路

電流采樣時(shí)，電池管理系統(tǒng)中的參數(shù)是電池過流保護(hù)的重要依據(jù)。本系統(tǒng)中電流采樣電路如圖2所示。當(dāng)電池放電時(shí)，用康銅絲對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，將檢測(cè)到的電壓信號(hào)經(jīng)過差模放大器的放大，變?yōu)?～5V的電壓信號(hào)送至單片機(jī)。如果放電的電流過大，單片機(jī)檢測(cè)到的電壓信號(hào)比較大，就會(huì)驅(qū)動(dòng)三極管動(dòng)作，改變MOS管柵極電壓，關(guān)斷放電的回路。比如，對(duì)于36V的錳酸鋰電池來說，設(shè)定其保護(hù)電流是60A?？点~絲的電阻是5mΩ左右。當(dāng)電流達(dá)到60A時(shí)，康銅絲的電壓達(dá)300mV左右。為提高精度，將電壓通過放大器放大10倍送至單片機(jī)檢測(cè)。

1.2.3溫度檢測(cè)

電池組在充、放電過程中，一部分能量以熱量形式被釋放出來，這部分熱量不及時(shí)排除會(huì)引起電池組過熱。如果單個(gè)鎳氫電池溫度超過55℃，電池特性就會(huì)變質(zhì)，電池組充、放電平衡就會(huì)被打破，繼而導(dǎo)致電池組永久性損壞或爆炸。為防止以上情況發(fā)生，需要對(duì)電池組溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并進(jìn)行散熱處理。

采用熱敏電阻作為溫度傳感器進(jìn)行溫度采樣。熱敏電阻是一種熱敏性半導(dǎo)體電阻器，其電阻值隨著溫度的升高而下降。電阻溫度特性可以近似地用下式來表示：

1.3均衡模塊

電池組常用的均衡方法有分流法、飛速電容均衡充電法、電感能量傳遞方法等。在本系統(tǒng)中，需要較多的I/O口驅(qū)動(dòng)開關(guān)管，而單片機(jī)的I/O口有限，所以采取整充轉(zhuǎn)單充的充電均衡方法。原理圖如圖3所示。Q4是控制電池組整充的開關(guān)，Q2、Q3、Q5是控制單節(jié)電池充電的開關(guān)。以10節(jié)錳酸鋰電池組為例，變壓器主線圈兩端電壓為42V，副線圈電壓為電池的額定電壓4.2V。剛開始Q4導(dǎo)通，Q2、Q3、Q5截止，單節(jié)電池的電壓不斷升高，當(dāng)檢測(cè)到某一節(jié)電池的電壓達(dá)到額定電壓4.2V以后，電壓檢測(cè)芯片發(fā)出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，關(guān)閉Q4，打開Q2、Q3、Q5，整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)入單充階段，未充滿的電池繼續(xù)充電，以達(dá)到額定電壓的電池保持額定電壓不變。經(jīng)測(cè)試，電壓差值不會(huì)超過50mV。

2SOC電量檢測(cè)

在鋰離子電池管理系統(tǒng)中，常用的SOC計(jì)算方法有開路電壓法、庫倫計(jì)算法、阻抗測(cè)量法、綜合查表法。

(1)開路電壓法是最簡單的測(cè)量方法，主要根據(jù)電池開路電壓的大小判斷SOC的大小。由電池的工作特性可知，電池的開路電壓與電池的剩余容量存在著一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

(2)庫侖計(jì)算法是通過測(cè)量電池的充電和放電電流，將電流值與時(shí)間值的乘積進(jìn)行積分后計(jì)算得到電池充進(jìn)的電量和放出的電量，并以此來估計(jì)SOC的值。

(3)阻抗測(cè)量法是利用電池的內(nèi)阻和荷電狀態(tài)SOC之間一定的線性關(guān)系，通過測(cè)出電池的電壓、電流參數(shù)計(jì)算出電池的內(nèi)阻，從而得到SOC的估計(jì)值。

(4)綜合查表法中電池的剩余容量SOC與電池的電壓、電流、溫度等參數(shù)是密切相關(guān)的。通過設(shè)置一個(gè)相關(guān)表，輸入電壓、電流、溫度等參數(shù)就可以查詢得到電池的剩余容量值。

在本設(shè)計(jì)中，從電路的集成度、成本、所選MCU的性能方面考慮，采用了軟件編程的方法。綜合幾種方法，采用庫倫計(jì)算法比較合適。

(1)用C表示鋰電池組從42V降到32V時(shí)放出的總的電量。

(2)用η表示電流i經(jīng)過時(shí)間t后，放出的電量與C的比值。

其中CRM為剩余電量。令ΔCi=i×Δt，表示?駐t時(shí)間內(nèi)電池組以i放電的放電量；或者是以i充電的充電量，剩余電量實(shí)際上是對(duì)ΔCi的計(jì)算以及累加。設(shè)定合適的采樣時(shí)間Δt，測(cè)定當(dāng)前的電流值，然后計(jì)算乘積，得到Δt時(shí)間內(nèi)剩余容量CRM的變化量，從而不斷更新CRM的值，即可實(shí)現(xiàn)SOC電量的檢測(cè)。

3試驗(yàn)結(jié)果

通過電池管理系統(tǒng)對(duì)錳酸鋰電池組進(jìn)行充放電測(cè)試。放電電流為8A，當(dāng)電池組電壓降至32V時(shí)，放電MOS管關(guān)斷。充電結(jié)束4小時(shí)后，均衡完成。