锂离子动力电池组电池管理系统测试装置的开发

摘要

随着环境污染和资源枯竭的加剧，清洁与可再生能源的开发和利用越来越受到人们的重视。电动汽车，尤其是纯电动汽车，因为其采用清洁与环保的动力电池作为动力源越来越受到人们的推崇和重视。据统计，2017年全球电动汽车交付量达到1223600辆(纯电动占66%，混合动力占34%)，相较于2016年增长58%。电池管理系统作为动力电池的“管理者”，主要采集电压、电流等电池参数，进行均衡管理、荷电状态估算、故障报警、通信等功能，保障电动汽车能够安全可靠的运行。因此，电池管理系统的质量就显得尤为重要。 本文以多款不同厂家生产的电池管理系统为研究对象，以电池管理系统(Battery Management System，简称BMS)的不同功能为研究内容，详细研究了电流、电压采集，温度监控，均衡管理，荷电状态(State of Charge，简称SoC)估算，故障报警，绝缘检测，通信等不同功能，设计了一套锂离子动力电池组电池管理系统测试装置。该测试装置包含模拟输出模块、BMS切换模块、上位机模块。模拟输出模块，主要模拟电池组输出单体电池电压、电池包温度、充放电电流、绝缘电阻输出、PWM输出、电池组电压等参数，涵盖了电路设计、代码编写、硬件调试、CAN通信、RS485通信等。BMS切换模块采用导轨和探针盒结合的方式，可以兼容测试多款电池管理系统。上位机模块，利用VS2013搭载Qt进行上位机软件编写。上位机模块与底层模拟输出模块和BMS进行通信和数据交互，具有控制和数据保存、数据分析等功能。 最后，将高精度万用表测试数据作为参考值，对比分析BMS测试值和万用表理论值的误差，验证了该电池管理系统测试装置精度可靠、稳定，满足要求，为电池管理系统提供了一个很好的检验平台。并且，利用超声在软包电池的传输进行了SoC估算的相关实验，结果表明超声峰值与SoC具有一定的关系，为SoC估算提供了新的思路。

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