电动汽车电池管理系统

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北京交通大学 电气工程学院 !北京 "###$$） 刘保杰 王 艳 殷天明

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摘

要：文章设计了应用于铅酸蓄电池的电池管理系统，提出了单体电池电压、电流、温度检测电路。依据电池等效 78& 模型建模，通过

实验确定了该模型的参数。应用卡尔曼滤波算法，估算出蓄电池荷电状态（9:&）。为电池的维护与保养提供数据支持。

关键词：电池管理系统

电池等效模型

卡尔曼滤波

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M 中图分类号 N 5OP"Q

M 文献标识码 N R

M 文章编号 N "###8STTU ! Q#"# + #"8##U#8#$

"基金项目：北京交通大学重大科技基金“电动中巴车开关磁阻电
机驱动控制系统的研究”资助项目 ! Q##V9W##T +

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引言

铅酸类动力蓄电由于技术成熟、性价比高，尤其是无记忆性等

特点，被大量应用到电动汽车领域。然而，动力蓄电池的电池管理

系统却还处于起步阶段。电池管理系统对防止电池过充、放电，提

高电池利用率，维护电池，延长电池寿命等意义重大。集中式电池

管理系统结构框图如图 " 所示。由于电池在使用过程中的高度非
线性，使得准确估计电池荷电状态 9:& 极为困难。目前还没有统
一的估算方法。但得到大家公认的是：电池 9:& 的估算首先要建
立电池等效电路模型。典型的等效电路模型有 7()?、78&、51H1)()、
及 XYZ[ 模型等。几种模型在具体的估计方案中各有利弊，在本篇
文章里面采用 78& 型计算电池荷电状态，在此基础上采用卡尔曼
滤波对电池荷电状态进行估计

M " N

。

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电动汽车电池组管理系统方案

电动汽车供电系统一般是由数十块电池串联组成的电池组。

本文提出一种分散数据采集以及集中数据处理的方法。分别设计

了电压、电流、温度采集电路，通过中心控制器 \9X 完成计算与控
制。并通过 &RY 总线与电动汽车中心控制器进行通信，实现整车
的控制。

1

电池管理系统设计

23 "

电池组分布式管理系统硬件设计

电池管理的硬件电路部分主要有控制芯片的外围电路设计、

电流电压采集电路、温度采集电路、&RY 通信接口电路。首先分别
对单体电池的电压、单体电池温度、串联电池组的工作电流、环境

温度进行采样。本设计有 Q# 路电压采样通道，通过模拟多路开关
分时选择不同单体的电压输入 \9X。电流与电压通过采样保持电
路% 保证采样到的是一个单体同一时刻的电压和电流，这样便于计
算出电池单体内阻。电池温度信号采样使用热敏电阻，电池温度

数据主要用于判断电池安全。输出数据通过显示板显示，并通过

&RY 总线，送到电动汽车整车控制中心作相应的控制和液晶显

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《电气自动化》!"#" 年第 $! 卷 第 # 期

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电源控制技术