计算机控制汽车电池实验系统

摘  要： 动力电池管理是实现混合动力电动汽车的节能与环保目标的关键技术之一，重点研究动力电池电容量实时计量方法和电池均衡充放电控制方法。提出基于电功率的电池组充放电均衡控制策略，以HEV动力电池组为对象，研制了基于电功率的动力电池均衡控制实验系统。
关键词： 混合动力电动汽车；电池管理系统；均衡控制策略
   　HEV动力蓄电池的管理一直是混合动力电动汽车HEV发展过程中的一个非常关键的问题[1]。有效的电池管理系统在提高蓄电池寿命的同时，可以及时准确地估计蓄电池的剩余容量，当电池出现不一致性时对电池进行均衡控制，保护蓄电池。现有电池均衡控制方案大多以电压均衡作为标准，低电压电池的充电电流变大些，高电压电池的充电电流变小些。以电压的差异来衡量电池容量进行均衡控制，在一定范围内能起到均衡的效果，但实际情况中，由于单个电池内部结构的差异，在放电过程中，各单个电池表现出的电压方差值可能不同，方差大的电池电压可能小，但剩余容量却大，以电压一致为均衡目标的系统不但没起到均衡作用，还造成不一致性现象加重。因此本论文提出基于电功率K值作为衡量电池差异的方法。
1 基于电功率的电池组均衡充放电控制策略
　电池组充放点均衡控制原理示意图如图1所示。电池组由E1，E2……En 串联而成，电池组通过逆变器对电动机供电，发电机G电压通过AC/DC转换后，可向电池组充电，Kc为控制充电开关，DC/DC模块由电池组或者发电机提供能量，其输出电压为单体电池电压，对均衡器进行供电，均衡器由电池管理模块控制，能控制对单体电池均衡的能量值。
   
   　电池管理模块采集单体电池电压，电池组电流，温度值，计算出单体电池的电功率K值，并计算不均衡度，当检查到有某个电池Ei容量较低后，电池管理模块计算出相应的均衡力度，通过控制输出开关量Ki的占空比，调节均衡器对电池的均衡力度。
2 电池均衡控制实验系统
　基于功能和成本考虑，电池单元模块采用AT89S51系列单片机，电池组管理系统采用AT89S8053系列单片机。AT89S51具有如下特点：40个引脚，4 KB Flash片内程序存储器，128 B的随机存取数据存储器(RAM)，32个外部双向输入/输出(I/O)口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器，2个全双工串行通信口，看门狗(WDT)[2]电路，片内时钟振荡器。
通过寄存器WMCON可以方便设置看门狗时钟周期(16~2 048 ms)，以及对EEPROM进行读写操作。