电池管理系统底层板的研究与设计开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

随着世界经济的不断发展，世界人口的不断增加，汽车的使用量越来越多，随之而带来的汽车尾气的污染排放也日趋严重。能源，环保成为了人们关注的焦点。采用新能源汽车代替普通汽车成为了各国研究的重点。电动汽车分为三种类型：纯电动汽车（bev）,技术相对简单成熟，蓄电池价格较贵；混合动力汽车（hev），电机驱动和内燃机驱动；燃料电池电动汽车（fcev）,具有近似零排放，运行平稳无噪声等优点。锂电池具有寿命长，安全性好，可再次充放电等优良特性而被广泛使用。在使用电动汽车时，电池组是主要的功能部件之一，对当今电动汽车的成本而言，电池管理系统成本约占50%以上，其性能和安全成为了电动汽车设计研究的重点内容。为了保证电池的正常高效稳定工作，防止电池出现过充电或过放电。通常，如果电池在不同温度条件下或频繁地充电或深度放电下进行工作，电池的使用寿命会缩短。因此设有电池管理系统（bms）,可以监控电池的状态，延长电池使用寿命。

国外对电动汽车的研究比国内起步早，目前国内外已进入实际应用阶段，各大研究机构对电池充电状态（soc），电池健康状态（soh）进行了多种计算方法的研究。在我国低碳经济的背景下，动力电池及储能电池市场的扩张，bms需求扩大，但研究不够成熟，性能不够完善，虽然企业数量有所增加，但是在规模和技术上的进步不太显著，原因是我国bms属于定制化生产，市场竞争机制不具有激励性且专业化不够高。我国在“ 十五” 期间设立电动汽车重大研究项目，积极推进 bms 研究、 开发和工程化应用， 取得了一系列的成果和突破， 与国外水平较为接近。目前主要为一些高校和汽车生产商以及电池供应商之间的联合，取得一系列显著成果。

电池管理系统（bms）由电池管理单元（bmu）,采集单元（aecu）和上位机等部分组成。电动汽车领域大部分采用can总线实现数据通信功能。根据电池管理系统的结构，利用通信芯片完成其底层板的设计，利用单体测试电压芯片和ptc温度传感器完成对电池单体电压，温度的采集，并实现bms的上位机与can数据通信的过程，以此达到监控电池电压与温度的目的，以便于测试电池工作状态和性能。本课题的电池管理系统研究与设计为电池的测试和故障分析诊断提供了便捷的途径。

2. 研究的基本内容与方案

本课题所研究的主要内容是基于s12p128芯片的bms底层板设计，完成对单体电压，温度的参数采集，并通过can网络传送给中央控制单元。硬件方面，需要掌握s12p128芯片的功能和使用方法，掌握mcu的特点和开发过程，使用单体电压测试芯片ltc6803ig-2和ptc温度传感器实现数据采集。软件方面，学习can通信的物理层和数据链路层协议，应用层的驱动软件设计，编写基于s12p128的spi通信驱动程序。

2.1硬件方案设计

底层板硬件设计，硬件设计主要包括单体电压检测模块，温度检测模块，can通信传输模块和spi通信模块，主控制器s12p128模块，其硬件设计框图如图1所示。电压检测模块和温度检测模块对电池进行检测，将数据通过spi通信与主控制器即s12p128芯片通信，其中经过隔离芯片。主控制器又通过can通信模块与上位机即pc端进行数据的传输，最终人们通过观察电脑软件所显示的数据波形来达到对电压和温度的观察与检测。2.2软件流程设计

底层板主要分为三个模块：电压检测，温度检测，can通信。电压检测通过主控制器与ltc6803之间的spi通信完成的；温度检测是通过主控制器与温度传感器之间的单总线通信完成的；can通信是底层板与电池管理单元通过can网络完成的内网通信协议。完成底层驱动程序设计和调用驱动进行数据检测，数据传输，完成电池管理系统底层板的功能其主程序流程图如图2所示。

3. 研究计划与安排

第1-1周：查阅电池管理系统的相关文献资料，进行文献翻译工作。

第2-3周：明确研究内容，了解研究所需要的相关知识，确定设计方案，完后开题报告。

第4-5周：论文开题，进行硬件方案的设计和软件流程的设计。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 刘浩. 基于ekf的电动汽车用锂离子电池soc估算方法研究[d].北京：北京交通大学，2010.

[2] 姜国权. 电动汽车动力电池管理系统的研究[d].上海：上海交通大学，2009.

[3] 汤桃峰. 电动车锂离子电池组soc预估及一致性研究[d].重庆：重庆大学，2011.