基于ucos的锂离子电池监控管理系统设计

基于ucos的锂离子电池监控管理系统设计

0系统模块测试在本文中，新能源负载银行电脑监控管理系统的硬件结构框架图如图1所示。系统硬件主要包括bq7694003电池管理芯片、电池均衡保护模块、充电模块、放电模块、温度保护模块、主控制器MCUCortex-M3系列芯片STM32F103RCT6以及TFTLCD显示模块等。bq7694003具有采集电池电压与自带的库伦计数器采集电流ADC、支持热敏电阻温度测量等功能单元。STM32F103RCT6具有功耗低、体积小、运算能力强等特点。该方案拥有放电过流保护(OCD)、放电短路保护(SCD)、过压(OV)、欠压(UV)等锂电池组保护功能。利用外围电路对锂离子电池进行充放电数据的采集,通过主控制器MCU进行数据处理,最后传输至TFTLCD显示屏和上位机进行显示,从而实现对标称3.7V的52节并串混合的三元锂电池组电压、电流、温度等数据的监控。1.2过充过放均衡方式电池组均衡电路的实现方式对于系统保护锂电池过充过放有很重要的作用,有电阻型的能量损耗型被动型均衡方式和开关电容法、开关电阻法、变压器法主动均衡方式等均衡方式2软件方案的设计2.1检测与控制程序设计BMS系统的软件实时性要求比较高,本文基于UCOSII嵌入式操作系统,完成了13串锂电池组的单体和整体的电压、电流和温度的检测和控制与SOC算法程序设计以及用户界面设计。锂离子电池监控系统程序设计流程图如图3。系统初始化后,对其充电过程中的电压和温度进行监控,同时让均衡模块进行工作,防止过充,并通过ADC通道进行温度、电压、电流的采集,利用SOC算法,计算电池组的剩余电量,从而在LCD和上位机的用户界面显示由MCU处理后的相关数据信息,放电过程与充电过程原理相同。2.2温度对其使用寿命的影响锂离子电池工作温度一般为-20到55摄氏度,而过低或者过高的温度均会对其自身结构产生较大的影响,存在安全隐患,也大大的降低其使用寿命2.3最高电压均衡开关特性充放电均衡管理程序在单体电池电压充电达到4.2v(充电截止电压)或电压差超过0.1v时使能最高电压的均衡开关;在单体电池电压放电到2.75v(放电截止电压)或者电压差超过0.1v,使能最低电压电池的均衡开关,进行充放电均衡保护,使充放电时所有电池处于电压平衡的状态。均衡管理程序设计流程图如图5。2.4套式结算算法和程序锂离子电池的电荷剩余电量SOC(stateofcharge)的估算方法有开路电压法、电流积分法、卡尔曼滤波法等其中,SOC3电池组充电与放电电压均衡本文对BMS系统进行了稳定性、准确性和可靠性实验,对电压精度和均衡效果等参数进行了数据测量。电池的电压精度是BMS中一个重要的参数,直接影响电池监控管理系统的准确性,表1是锂离子电池组充电到标称3.7V静置后系统采集的数据与高精度电压表测量电池组每一串电池的电压数据及对比。两者间最大的绝对误差只有12mv,相对误差为0.32%,低于QC/T897标准中要求的满量程的0.5%。图7和图8分别是充电到标称时和放电到截止电压时均衡前后的数据曲线图。未开启均衡模式时电池组充电电压最大达到3.832v,最小为3.552v,开启均衡后整个电池组充电电压稳定在3.7v;开启均衡前放电电压最低达到2.553v,最大为2.938v。开启均衡后整个电池组放电电压均能稳定在2.75v,均衡作用效果明显。4锂离子电池管理系统介绍本文针对新能源锂离子电池在电动车领域内的应用,以bq7694003电源管理芯片和MCU单元STM32F103RCT6为核心,完成了充放电均衡保护模块、温度保护模块、充放电模块等硬件设计和温度监控、充放电均衡保护及SOC估算等程序设计,搭建了一套新能源三元锂电池组软硬件低功耗智能监控管理系统,实现了电压、电流和温度的数据采集,通过TFTLCD显示屏、上位机输出监控结果并显示电池组电池剩余量,同时具有一定的语音播报功能。通过电压精度采集、均衡开启前后对比等实验,结果表明该系统测得的电池电压精度较高,均衡效果好。该系统简单易用、性能好、成本低,能够很好的解决充放电时电池组不均衡的情况,可应用于串联或者串并混联的锂离子电池监控技术领域中。目前以石油为主导的传统能源消费结构中存在石油资源的枯竭、城市交通汽车尾气造成的污染和雾霾问题等隐患导致社会正大力开发新能源代替传统能源。作为新能源的锂离子电池具有储存寿命长,无记忆效应,体积小,无公害等很多优点,广泛应用在笔记本电脑、便携式电子设备、电动自行车以及电动汽车等装置中。最常见的锂离子电池主要有三元锂电池、锰酸锂电池和磷酸锂电池等。三元锂电池则是镍酸锂、钴