蓄电池在线监测系统的设计与实现

蓄电池在线监测系统的设计与实现

蓄电池在电力系统中是一种必备的后备电源且数量较多, 其使用寿命和安全可靠性倍受用户关注。但由于使用不当或者不能及时维护，经常会导致蓄电池组中个别蓄电池的过放电或者早期失效。过放电或者早期失效的个别蓄电池在后备电源投入使用时,会严重影响整个电池组的放电容量,甚至会导致整个供电系统的崩溃。因此，为保证在市电被切断时用电设备能够安全可靠运行,避免蓄电池在长期使用过程中因个别电池过放电或者失效而引发事故带来经济损失,对蓄电池进行实时在线监测和及时的故障诊断成为蓄电池维护工作的一个极为重要方面。本文介绍的基于STC89C58RD+微控制器的蓄电池在线监测系统,能实现对蓄电池无论在闲置状态还是充、放电动态过程中的状态监测；对蓄电池内部开路、短路、过压、欠压及过度放电等异常状态及时报警并存储数据以备查询；能对2V、6Ｖ和12Ｖ多种多节电池电压在线测量；提高了对蓄电池监测的准确性、自动化和智能化程度。本文具体介绍了系统的硬件设计和软件实现。

系统硬件设计

系统硬件结构

蓄电池在线监测系统是以STC89系列的STC89C58RD+微控制器、XILINX的XC9572-84为核心，外围电路主要由电压采集电路、 A/D转换电路、显示驱动电路及键盘电路等几部分组成的，。A/D转换芯片采用10位ADC TLC1549。显示驱动芯片采用MC14489B，它可以驱动5位共阴极数码管，微控制器的P1口的低5位作为键盘输入口，扩展的RS485接口用于多机通信。下面详细介绍系统中STC89C58RD+、XC9572-84器件和电压采集电路、A/D转换电路的设计与实现。

图1 系统硬件结构框图

微控制器STC89C58RD+简介

STC89C58RD+是STC89系列的微控制器，它不但与80C51完全兼容，而且还有新的特点：片内含有Flash程序存储器32Kb， DataFlash数据存储器32Kb，RAM数据存储器1208B，同时内部还有看门狗（WDT）；由于ALE信号开关状态可设置，从而降低了EMI；具有可编程的8级中断源4种优先级，具有系统可编程（ISP）和应用可编程（IAP）等特点，片内资源丰富、集成度高、使用方便。STC89C58RD+ 对系统的工作进行实施调度，实现外部输入参数的设置、电池电压的测试和显示、电池工作状态的指示。

逻辑编程器件XC9572-84（CPLD）

由于监测的电池节数较多，所需要I/O口较多，用传统的设计方法，需要74HC273、74HC00、74HC138、CD4514等多种芯片来实现，器件种类和数量多，使PCB的尺寸加大，也增加了系统的不稳定因素。本系统选用XILINX系列的CPLD器件XC9572-84，其共有72个宏单元，69个I/O口，1600个门，72个寄存器，可以对上述多种芯片进行集成。该器件具有在系统可编程能力，含有先进的数据保密特性，它可以完全保护编程数据不被非法读取和擦除，每个I/O口都有一个可编程输出摆率控制位从而可减小系统噪声，采用具有较低功耗的快速闪存技术，每个I/O口的驱动能力强，负载电流可达24mA。XC9572-84接收单片机传来的数据和地址，控制各个固态继电器（G3VM-402C）的选通以及A/D转换的进行，达到采集电压的功能。采用了CPLD器件后，减少了系统所需器件的数量和种类，简化了PCB的排版和布线，减小了系统体积和节约成本，方便了系统调试，有利于批量化生产。

图2 电压采集电路

电压采集电路

电压采集电路直接影响到电压测试的精确程度,因而采集电路设计得是否适当对整个系统至关重要。对每节电池电压进行测量,有两种方法:①对每节电池电压直接采集。②采集(ｎ+1)节电池的总电压,减去ｎ节电池的总电压得第ｎ+1节电池电压。第一种电压采集精确而且安全。第二种虽然电路比较简单但是当电池节数多时采集的电压太高，不安全而且会出现较大的误差。因此选用第一种方法。电压采集电路要求要安全，采集的电压要足够的稳定。本系统的蓄电池组采用串接方式，BAT1+接第一节电池的正极，BAT2+接第二节的正极（第一节的负极），如此依次连接，最多可达41节。经过XC9572-84模拟开关选通 G3VM-402C后，将1～n节电池电压依次释放到电压总线BUS1+、BUS1-上，电路选用运算放大器LM358作为信号放大器件，它的前级为差分式放大器，后级为电压跟随器，使TLC1549得到一个稳定的采样电压，。1VD0和1VD1采用FR104高速开关管来保护运算放大器的内部电路。差分式放大倍数为A=0.2，具体推导如下：

(Ua-Up)/1R12=Up/1R14；①

(Ub-Un)/1R11=(Un-Vo)/1R13；②

注意运放的“虚短”特点，有Up=Un；结合①、②两式得到Vo=((1R11+1R13)/1R11)·(1R14/(1R12+1R14))·Ua-1R13/1R11·Ub；选取电阻满足：1R13/1R11=1R14/1R12的关系，输出电压可简化为：Vo=1R13/1R11·(Ua-Ub)，故电压放大倍数A=Vo/(Ua-Ub)=1R13/1R11=0.2。

A/D转换电路

本系统A/D转换采用片外串行总线10位高速高精度专用集成电路TLC1549，其功耗低、体积小、占用单片机的资源少，具有连接方便、编程简单的特点。电压采集电路的输出电压与TLC1549的A/D转换通道相连接，在时钟脉冲信号作用下，TLC1549将电压转换成10位二进制数字信号，并把上次A/D转换的结果以10位二进制数的形式依次输出，再通过光电隔离传送到单片机进行处理，。

图3 A/D转换电路

硬件设计过程中的注意点

1 系统用多路电源，要考虑系统的功耗选择适当的电源，电源电压应比较稳定。

2 电压采集部分使用固态继电器（G3VM-402C），由于电池节数较多，电压比较高，故应注意对内部电路的保护，可以采用适当功率的电阻。对放大电路的电阻精度要求较高，可选用精度为1%的金属膜电阻；电路设计应避免出现因多个固态继电器同时开通的直通现象，这样会使多节蓄电池短路，造成电压采集电路的损坏。

3 A/D转换芯片的基准电源要十分稳定，基准电源与芯片工作电源应采用不同的共地电源，以保证A/D转换芯片基准电源的稳定性。为了减少干扰，时钟和片选信号与单片机、CPLD 之间进行光电隔离。

4 器件的布局和PCB图的布线采用模块化，交流与直流分离，强电与弱电分离，数字地和模拟地分开，注意电源线和地线的布局。

系统软件设计

在单片机的软件编程上，以Keil C编译器的Windows集成开发环境 μvision2作为软件开发平台，采用C51高级语言编写。该语言是80C51系列单片机的专门的高性能的程序设计语言。它采用符合ANSI标准的C语言编程，便于改进、扩充和移植，可以对硬件进行操作，能够产生极高速和极其简洁形式的目标代码，在代码的效率和执行速度上完全可以和汇编语言相媲美，并且有十分丰富的库函数可以供用户直接调用，从而极大地提高了程序的编写效率，能提供给用户高质量的程序代码。采用硬件描述语言Verilog HDL对CPLD进行编程。

单片机软件编程注意点

1 键盘在定时中断服务程序中读取，用中断间隔时间实现键盘的去抖，不必编写另外的延时程序，提高了CPU的利用效率。键盘值存入数据缓冲区，在主程序中读数据缓冲区的内容，执行键盘功能散转子程序。

2 电池电压的采集在中断程序中执行，因固态继电器的开通与关断时间均需1ms，故通道选通时要有一定的延时，使电池采集电压建立并稳定后再启动A/D转换。

3 根据A/D转换芯片TLC1549的工作原理，当前输出的数据是上一次A/D转换的结果，故对一节电池电压采样的首次A/D转换结果应丢弃，其余几次转换结果保留并加以处理。

图4 单片机软件编程流程图

4 根据STC89C58RD+的DataFlash 的特点，数据写入时必须启动ISP/IAP命令，CPU等待IAP动作定时后，才继续执行程序，要先关断中断（EA）。要使数据写入DataFlash存储器，不能跨越扇区，如果要对某个扇区进行擦除，而其中有些字节的内容需要保护，则需将其先读到单片机内部的RAM中保存，再将该扇区擦除，然后再将保存的数据写回该扇区。

CPLD的Verilog HDL编程

用硬件描述语言Verilog HDL的程序设计硬件的好处在于易于理解、易于维护、调试电路速度快、有许多易于掌握的仿真、综合和布局布线的工具，还可以用C语言配合Verilog HDL 来做逻辑设计的布线前和布线后仿真，验证功能是否正确。限于篇幅，下面给出部分模块的Verilog HDL程序

module REG8 ( CLRB, D, CLK, Q ); //8位数据锁存

input CLRB, CLK;

input [7:0] D;

output [7:0] Q;

reg [7:0] Q;

always @( posedge CLK or negedge CLRB )

Q <= ( !CLRB )? 0: D;

endmodule

module DECODE4_16( E1,A,Y ); //4-16译码

input E1;

input [3:0] A;

output [15:0] Y;

reg [15:0] Y;

always @( E1 or A )

if(E1==0 )

begin

case(A)

0:Y=16'b1111111111111110;

1:Y=16'b1111111111111101;

2:Y=16'b1111111111111011;

3:Y=16'b1111111111110111;

4:Y=16'b1111111111101111；

5:Y=16'b1111111111011111；

6:Y=16'b1111111110111111；

7:Y=16'b1111111101111111；

8:Y=16'b1111111011111111；

9:Y=16'b1111110111111111；

10:Y=16'b1111101111111111；

11:Y=16'b1111011111111111；

12:Y=16'b1110111111111111；

13:Y=16'b1101111111111111；

14:Y=16'b1011111111111111；

15:Y=16'b0111111111111111；endcase

end

else

Y=16'b1111111111111111;endmodule

动力电池自动化测试系统总体方案

动力电池自动化测试系统 总体方案 湖北德普电气股份有限公司（、3276513）

第一部分：模组来料OCV检测系统方案一、简述 本系统首先导入模组出厂数据到本地数据库，测试时通过条码扫描枪读取电池包的条码信息，按照预设好的测试方案，通过CAN总线读取BMS的电池OCV信息，并将电池OCV信息与出厂数据进行比对，按照预设的条件进行产品合格判定。并把相关信息记录在数据库中，同时将不合格结果进行标签打印。 二、组成 模组来料OCV检测系统主要由以下设备组成，系统原理框图如图1所示。 1）研华工控机 2）Honeywell条码扫描枪 3）NI PCI CAN通讯卡 4）明纬开关电源 5）NI PCI I/O板卡 6）Zebra标签打印机 7）扫描枪伺服系统 8）附属组件 图1 模组来料OCV检测系统原理框图

三、功能实现技术方案 图2 来料OCV检测系统示意 模组来料OCV检测系统由工控机通过软件进行设备集成。用户登录后，根据权限编写测试流程，测试流程包含扫描枪伺服系统的控制、DBC文件的选择、不合格条件的设定等，并将测试流程与条码进行模糊绑定。 在进行具体测试过程中，当完成线束连接后，可以点击启动按钮，模组来料OCV 检测系统自动按照测试方案驱动扫描枪伺服系统，扫描枪到预设位置后读取相应的条形码填入对应位置。条形码读取完毕后自动从数据库中搜索电池的相应出厂OCV值，并根据DBC文件，自动通过PCI CAN通讯卡读取并解析相应的电池OCV信息，按照预设的判定条件进行结果判定。完成测试后，将不合格的测试结果按照预设格式进行打印。同时出于满足手动调试的需要，所有的操作均可以单步手动操作。 工控机内安装PCI接口的CAN通讯卡、I/O板卡。工控机通过PCI I/O板卡控制的接触器对BMS上电、下电控制。工控机通过PCI CAN通讯卡与BMS进行通讯，完成数据的读取与解析。按照功能划分，软件具备如下功能： 3.1人机界面 提供用户的登入登出、新用户的建立、管理等功能。软件提供了测试流程的编辑、检查、载入等功能。并提供测试方案的启动、停止、暂停、回复等按钮，用于测试流程控制。软件提供了电池条码信息、接触器状态、BMS信息、测试流程的状态等信息。界面大致如下： 图3 模组来料测试系统主界面示意图 3.2测试流程控制 软件能根据预先编制好的测试方案，按照用户的命令启动测试方案，并能按照测试方案自动的执行测试流程，并完成结果判定。

蓄电池教学设计

蓄电池教学设计 一、教材分析 蓄电池是电源系统的重要组成部分，它是在发电机不发电，发电机输出电压过低或发电机过载时，向用电设备供电。这个教学单元主要向学生讲授蓄电池的作用分类，蓄电池的构造型号，通过实物让学生对蓄电池的构造充分了解。结合中职学生的学习能力，蓄电池的工作原理只需要学生简单了解它是通过电化学反应来实现充放电的，本教学单元的重难点是蓄电池的使用与维护以及常见故障的排除。 二、教学目标 1、认知目标：识记：蓄电池的作用、要求与分类 理解：蓄电池的工作原理与特性 2、能力目标：蓄电池的使用与维护 3、动手操作目标：蓄电池常见故障的排除 4、情感、态度、价值观目标 (1) 在探究知识的过程中，形成乐于探究的意识和敢于创新的精神。 (2)体验探索科学的乐趣，养成主动与他人交流合作的精神。 三、学情分析 本节课主要为一些理解识记内容，学起来比较枯燥，加之中职学生学习积极性差，本节课结合先进的多媒体设施，想方设法提高学生的学习兴趣；科学合理的规划教学各个环节。

四、教学设计 （一）问题情境 ：通过让学生观察学校实训室蓄电池的外部结构激发学生的学习兴趣，然后由外向内，有易向难引出本教学单元的内容。 （二）教学过程 蓄电池的作用、要求与分类 这部分内容为识记内容，主要要求学生了解蓄电池的类型，知道现在汽车蓄电池一般都为铅酸蓄电池。 蓄电池的构造和型号 主要由极板、隔板、电解液、外壳、联条、接线柱组成。 通过实物进一步加深学生对各个组成部分的认知。 铅蓄电池的型号：由三部分组成，其内容和排列如下 （1）串联单格电池数。是指该电池总成所包含的单格电池数目，用一位阿拉伯数字表示。 （2）电池类型。根据其主要用途划分，用一个汉语拼音字母表示，起动型铅蓄电池用“Q ”表示 （3）电池特征 （4）额定容量。是指20h 放电率时的额定容量，单位为A.h 串联单格电 池数 电池类型和特性 额定容量

铅酸蓄电池室设计要点

铅酸蓄电池室设计要点随着互联网应用的飞速发展，也推动了大型数据中心或各类计算机机房建设的步伐。为保障数据中心和机房IT设备的正常运行，不间断电源（UPS）系统的配置必不可少。目前，在所有计算机机房和数据中心，给不间断电源系统提供后备电能的主要依靠免维护铅酸蓄电池。因此，在市电出现异常后，UPS的后备蓄电池正常提供电能就成为数据中心或计算机机房能否安全运行的关键。 目前，数据中心或中大型计算机机房在规划建设时为保证蓄电池正常工作和维护，均设计有单独的电池室为蓄电池安全运行提供保障。由于铅酸蓄电池是高污染和危险产品，因此国家对它的使用环境及电池室的建设有严格的要求，在设计和施工时要注意以下几个方面。 电池室的承重： 机房常用12V100AH的铅酸蓄电池，每节在30公斤左右，中大型机房或数据中心电池数量的配置一般在200节以上，按摆放4层放置40节设计，每平方约1200KG。这个重量是普通建筑（每平方300~500公斤）无法承受的。故《计算机机房设计标准GB50174》要求电池室承重电池室活载荷不低于16KN/米2，约每平方1632KG。因此，电池房一般选择放在地面或楼板经过特殊加固的房间。 电池室的环境： 1、温度：铅酸蓄电池内部为化学物质，环境温度过低时，化学反应速度放缓，电池容量会比额定容量降低。环境温度过高时，化学反应速度加快，会加速电池老化，减少电池使用寿命。《通信用阀控式铅酸蓄电池质量标准YD/T799-2010》质量要求电池使用温度20~30℃，《计算机机房设计标准GB50174-2008》要求电池室温度15~25℃。故建议电池室安装空调，温度设定在20~25℃。 2、通风：铅酸蓄电池在过充电后会产生腐蚀性气体和易燃气体，因此必须安装通风换气装置。《暖通与通风设计规范GB50019》要求电池房应该单独设置排风系统。通风装置应采用防爆式电动机。排风口上沿距屋顶距离不大于10CM.。《通用用电设备配电设计规范GB50055-2011》规定通风换气量不小于每小时8次。 3、装修：房间材料为不燃材料，四壁和顶棚要平整、光滑、不起尘，有很好的气密性。地面下不易通过无关的沟道或管线。 电池室配电、照明： 《建筑照明设计标准GB50034-2013》要求电池房的照度值不低于200lx，《通用用电设备配电设计规范GB50055-2011》要求灯具使用防爆型灯具。开关、熔断器、插座等应装在蓄电池室的外面。 电池室的消防： 铅酸蓄电池在过充电或短路后会发生自燃，因此要配备消防灭火设备。《建筑设计防火规范 GB50016-2014》和《计算机机房设计标准GB50174》要求电池室应安装自动灭火系统，灭火剂宜采用洁净气体。《暖通与通风设计规范GB50019》事故排烟机的风量设计，不小于每小时12次。 电池室的安防： 《计算机机房设计标准GB50174》要求电池室安装动力环境监控系统和漏水报警系统对蓄电池运行情况和水患进行监测，中大型机房的电池室安装门禁系统和视频监控系统。 西安东升科技

基于单片机的蓄电池监测系统设计

河南科技大学 课程设计说明书 课程名称电气控制技术 题目基于单片机的蓄电池容量测试系统设计学院农业工程学院＿＿班级＿＿学生姓名 指导教师＿＿＿日期 2015年4月3日

专业课程设计任务书 班级：农电112 姓名：唐聪杰学号： 111403010224 设计题目：基于单片机的蓄电池容量测试系统设计 一、设计目的 熟悉专业课程设计的相关规程、规定，了解电力系统，电网设计数学模型的基本建立方 法和相关算法的计算机模拟，熟悉相关电力计算的内容，巩固已学习的相关专业课程内 容，学习撰写工程设计说明书，对电力系统相关状态进行模拟，对电网设计相关参数计 算机计算设计有初步的认识。 二、设计要求 （1）通过对相应文献的收集、分析以及总结，给出相应项目分析，建立数学模型。 （2）通过课题设计，掌握电力系统计算机算法设计的方法和设计步骤。 （3）学习按要求编写课程设计报告书，能正确阐述设计方法和计算结果。 （4）学生应抱着严谨认真的态度积极投入到课程设计过程中，认真查阅相应文献以及 实现，给出个人分析、设计以及实现。 三、设计任务 （一）设计内容 1．了解蓄电池容量测试原理； 2．设计基于单片机的蓄电池容量测试系统，包括软件和硬件； 3．利用protues软件对所设计系统进行仿真； 4．相关论文在学校图书馆中文数据库“万方数字化期刊”中查找。 （二）设计任务 1．建立相关算法、模型。 2．设计说明书，包括全部设计内容，对电力系统相关状态进行模拟。 3．总体方案图，仿真软件模拟波形图，计算相关参数。 四、设计时间安排 查找相关资料（2天）、确定总体方案，进行必要的计算。（1天）、对电力系统相关 状态进行模拟，计算相关参数，（2天）、 使用（MATLAB）等相关软件进行电路图系统图设计与仿真。（2天）、撰写设计报告（2 天）和答辩（1天）。 五、主要参考文献 [1] 电力工程基础 [2] 工厂供电，电力系统分析 [3] 相关设计仿真软件手册，如（MATLAB）等。 [4] 数学建模算法分析等 [5] 电气工程设计手册等 [2] 图书馆中文数据库“万方数字化期刊”其他相关网络资料 指导教师签字：年月日 基于单片机的蓄电池容量测试系统设计

动力电池组测试平台设计

动力电池组测试平台设计 1 前言 作为电动汽车的能量存储部件，电池的功率密度、储电能力、安全性等不仅决定着电动车的行驶里程和行驶速度，更关系到电动车的使用寿命及市场前景。目前，电池在实际使用中普遍存在的问题是电荷量不足，一次充电行驶里程难以满足实用要求。 另外，用可测得的电池参数对电池荷电状态（ SOC,S tate- O f- Charge）作出准确、可靠的估计，也一直是电动汽车和电池研究人员关注并投入大量精力的研究课题。因此有必要建立动力电池测试平台测试平台，利用该平台对电池相关参数进行全面、精确的测量，实现电池性能试验，工况模拟和算法研究，确定最合理的充放电充放电方式及更为精确的SOC 估算方法，从而合理的分配和使用电池有限的能量，尽可能延长电池的使用寿命，进一步降低电动汽车的整车成本。与以往的电池测试系统相比，该测试平台可全面监测电池相关参数，并加入充放电能量的计量，可从能量的角度对电池的性能进行描述，从能量状态（ SOE,Sta te- O f- Energy）的角度对电池的使用效率进行分析。系统硬件电路具有电池过电压、欠电压保护及均衡功能，可对单体电池进行监视和保护，减小电池间的不一致性。在充放电设备与上位机之间建立通信，控制充电机按照编程指令改变控制策略和输出电流，检验充放电电流大小、方式和环境条件对电池的电荷量及使用寿命的影响。 2 测试平台结构 测试平台的结构，以单片机为核心的电池数据采集系统数据采集系统直接对电池组电池组的单体电压、总电压、温度、电流、充放电容量、充放电能量等信息进行精确测量，并通过RS232总线将数据发送到上位机。由微型计算机构成的上位机监控系统，实时显示并记录接收到的测试数据，对数据进行分析，监控测试系统工作状态。另外可根据具体的实验要求，控制充放电设备按照编程指令输出电流，模拟电池在某些特定条件下的使用情况。充放电设备实现电池组的充放电，完成电池和电网之间能量的双向流动，与监控PC 机通过CAN 通信，可接收监控PC机的编程控制指令。文中主要完成数据采集系统、上位机监控系统的设计并实现各部分之间的实时通讯。 图1 平台结构图 3 系统硬件设计 数据采集系统硬件结构，主要包括以下几个模块：微控制器、电源模块、电流及安时检测模块、瓦时检测模块、电压检测模块以及通信接口电路。 图2 硬件结构图 微控制器采用的是MC9S12DT128B 芯片，该芯片具有串行接口、CAN 控制器等丰富的外围资源，只需加入电平转换电路即可实现与上位机之间的232通信。本设计使用数字温度传感器DS18B20来实现温度检测，它支持1- w ire总线协议，可利用单片机的一个端口来读取多个检测点的数字化温度信息，扩展方便。 电压检测采用bq76PL536 芯片，它同时检测3到6节电池，测量的单只电池的电压范围为1~ 5V。 该芯片由所测电池直接供电，供电电压范围为5. 5~ 30V。为了保证芯片在所测电池少于3 节时仍能正常工作，电路中外接9V 的直流电源。在电池总电压小于9V 时，采用外部供电。该芯片具有电池过电压，欠电压保护功能，电压阈值及检测延迟时间这些保护参数可通过程序写入。当某节电池的实际情况超过设定的安全阈值范围时，芯片中电池故障寄存器相应字节置位，从而通知充电机动作，防止电池过充或过放。在芯片外围，有MOS管与电阻构

铅酸电池储能系统方案设计(有集装箱)

技术方案 2014年1月

目录 目录 (2) 1 需求分析 (3) 2 集装箱方案设计 (3) 2.1 集装箱基本介绍 (3) 2.2 集装箱的接口特性 (5) 2.3 系统详细设计方案 (6) 2.4 集装箱温控方案 (14) 3 电池组串成组方案 (15) 3.1 电池组串内部及组间连接方案 (17) 3.2 系统拓扑图 (19) 4 蓄电池管理系统(BMS) (19) 4.1 BMS系统整体构架 (19) 4.2 BMS系统主要设备介绍 (21) 4.3 BMS系统保护方式 (23) 4.4 BMS系统通信方案 (24)

1需求分析 集装箱式铅酸蓄电池成套设备供货范围包括铅酸蓄电池、附属设备、标准40尺集装箱、备品备件、专用工具和安装附件等。 每个标准40尺集装箱含管式胶体（DOD80 1200次以上）或富液式（DOD80 1400次以上）免维护铅酸蓄电池、电池架及附件、电池管理系统（含外电路）、电池直流汇流设备、设备间的连接电缆及电缆附件（包括铜鼻、螺栓、螺母、弹垫、平垫等）、动力及控制信号接口等。 根据标书要求，综合铅酸电池特性，对于储能系统进行如下设计： 每3个标准40尺集装箱承载2MWh，每个集装箱由336只2V1000Ah管式胶体铅酸电池串联而成，电压672V，电池串容量672kWh。每3个集装箱并联到一台500kWh 储能双向变流器。三个电池堆的总容量可达2MWh，故本方案中三个集装箱为一单元，每个单元配置一套BMS电池管理系统,可监控每颗单体电池工作情况。集装箱中另含烟感探头、消防灭火器、加热器、摄像头、温湿度监测等设备，以保证铅酸电池安全稳定的工作环境，实现远程监控。 2集装箱方案设计 2.1集装箱基本介绍 根据项目要求，同时考虑电池堆的成组方式、集装箱内辅助系统的设计、安装以及日常巡视和检修等各方面，选用40英尺标准集装箱。外部尺寸： 12192*2438*2591mm 。 本项目共需要42个40英尺标准集装箱。集装箱设计静态承重60t，最大 起吊承重45t。 集装箱的主要任务是将铅酸电池、通讯监控等设备有机的集成到1个标准的

动力电池系统设计讲解

深入浅出史上最易懂的动力电池系统 设计讲解 2 [摘要]动力电池系统设计要以满足整车的动力要求和其他设计为前提，同时要考虑电池系统自身的内部结构和安全及管理设计等方面。 动力电池系统指用来给电动汽车的驱动提供能量的一种能量储存装置，由一个或多个电池包以及电池管理（控制）系统组成。动力电池系统设计要以满足整车的动力要求和其他设计为前提，同时要考虑电池系统自身的内部结构和安全及管理设计等方面。 比如整车厂会针对要设计的整车，在考虑安全设计、线束连接线设计、接插件设计等相关要求后，形成一个有限的动力电池系统空间大小。然后在有限的空间约束下，进行电池模组、电池管理系统、热管理系统、高压系统等布置，保证电池单体及模块均匀散热，保证电池的一致性，提高电池系统的寿命与安全。设计时要考虑到的一些整体和通用性原则包括安全性好、高比能量、高比功率、温度适应性强、使用寿命长、安装维护性强、综合成本低等。

一种典型的动力电池系统 由于不同种类电动汽车的结构和工作模式的不同，导致对动力电池的性能要求也不一样。纯电动汽车行驶完全依赖于动力电池系统的能量，电池系统容量越大，可以续航里程越长，但所需电池系统的体积和重量也越大。虽然混合动力汽车对动力电池系统的容量要求比纯电动汽车要低，但要能够在某些时候提供较大的瞬时功率。而串联式和并联式混合动力汽车对电池系统的要求又有所区别。 因此动力电池系统的设计流程一般如下：（1）先确定整车的设计要求；（2）然后确定车辆的功率及能量要求（3）选择所能匹配合适的电芯（4）确定电池模块的组合结构形式（5）确定电池管理系统设计及热管理系统设计要求（6）仿真模拟及具体试验验证。

电动汽车动力电池剩余电量在线测量

182 电动汽车动力电池剩余电量在线测量 程艳青 高明煜 徐 杰 徐洪峰 （杭州电子科技大学电子信息学院，浙江 杭州 310018） 摘要：为了精确可靠估算以蓄电池为动力的电动汽车所用电池的剩余电量，在讨论目前一些蓄电池剩余电量估算方法的基础上，以聚合物锂离子电池组为研究对象，将电池荷电状态作为系统的状态，建立了单变量的锂电池组的状态空间模型，采用了开路电压法和卡尔曼滤波递推算法相结合的方法。经试验这种方法能够获得蓄电池组精确和可靠的荷电状态预测值。 关键字：聚合物锂离子电池组；卡尔曼滤波；电动汽车；荷电状态 中图分类号：TM91 文献标识码：A The Estimation of the State of Charge of Storage Battery Based on the Kalman Filtering Theory for Electric Vehicle Cheng Yanqing Gao Mingyu Xu Jie Xu Hongfeng (School of Electronics Information, Hang Zhou Dianzi University, Hangzhou Zhejiang 310018, China) Abstract: To estimate residual capacity of traction battery in electric vehicle accurately and reliably, the paper chooses a lithium-ion polymer battery pack as a research object, takes the SOC (State of charge) as the state of the system, and builds the battery's state space model with single state, and then develops a method combining open circuit voltage method and Kalman filtering recursive algorithm method, based on some methods of residual capacity estimation of battery often used at present. The experiments proved that accurate and reliable battery SOC estimation of battery could be obtained by adopting the new method. Keywords: Lithium-Ion Polymer Battery ; Kalman Filter; Electric Vehicle; State-of-charge 蓄电池是各类电动汽车中最常用的储能元件， 其剩余电量的精确测量在电动汽车的发展中一直是一个非常关键的问题[1]，因为只有对电池剩余电量进行精确测量才能使驾驶员及时掌握正确的信息，预测自己的后续行驶里程，并及时进行充电。蓄电池荷电状态SOC(State of charge)描述蓄电池的剩余电量，其大小直接反映了电池所处的状态，是电池使用过程中最重要的参数之一。 1 SOC 定义 蓄电池的荷电状态SOC 被用来反映电池的剩余容量情况，这是目前国内外比较统一的认识，其数值上定义为为蓄电池所剩电量占电池总容量的比值： m n m Q ]/ )I ( Q - Q [ = SOC (1) 国家自然科学基金项目，60871088 dt I t = ) I ( Q n n ∫ (2) 式中: Q m 为蓄电池最大放电容量，指的是在室温条件下，电池从完全充电后开始工作一直到电池完全放电为止，其所能放出的最大安时数值，表示为标准放电电流和放电时间的乘积；Q ( I n ) 为标准放电电流 I n 下 t 时间蓄电池释放的电量。 公式1还可以表示为： m n Q )/I ( Q - 1 = SOC (3) 式中：SOC=1表示电池为充满电状态，SOC=0则表示电池已处于全放电状态。 由于电池所放出的电量受自放电率、充放电倍率、电池温度、电池充放电循环次数等影响，表示电池容量状态的SOC也必然与这些因素有关。在放电电流变化的情况下，上述定义就会出现不适应性，得到矛盾的结果，因此实际使用中要对SOC 的定义进行调整，不同电动汽车对SOC 定义的使用形式不一致，最常用的定义为：

汽车发电机&蓄电池设计规范谈

1：点火开关开启/发动机工作：车辆处于典型电力负载设备的正常工作和怠速状态下，在蓄电池测得的系统电压应在12V到15V左右。发动机熄火（只有蓄电池供电）在蓄电池充电的正常范围且带典型电力负载的情况下：，在蓄电池测得的系统电压应该在12V到13V 左右。 2：.在任何工作条件下电压调节器“I”端子的电压值必须不小于1.0V，在正常工作条件下在调节器“IGN”端的电压值应不小于8V。 3：所有整车都拥有一个蓄电池低压时的增压功能以在电池电压小于12.1伏特时提供一个从最少每分50转的转速增加到发动机怠速的转速的这么个功能。该增压装置保持工作直到蓄电池电压达到13.1伏特 4：电能输出的电路结构必须提供以下功能特性：A）在点火钥匙处于off或者ACC位置时充电指示灯熄灭。B）在点火钥匙处于ON档并且发动机处于关闭状态充电指示灯打开。C）在点火钥匙处于ON档且发动机都处于工作状态时充电指示灯熄灭。 5：交流发电机输出接口（B+）被认为是装配工艺的一个关键点，在装配工艺中需要用到下列的硬件/装配工具：*用直流数显式扭矩扳手或者带扭矩显示的标准气动工具把十字螺母安装好并互锁到总装配线上，单个的操作方法-把螺母放入电动工具的槽里并安装相关配件，最后再安装保护帽盖。*用带扭矩显示的标准气动工具通过十字螺母来安装。两个操作工的安装方法：第一个操作工：把螺母放入电动工具的槽里并安装相关配件。第二个操作工：通过检测工具来核对力矩，并做好标记。最后再安装保护帽盖。 6：不允许出现皮带滑动，这可能造成交流发动机的速度降到每分1100转以下。 7 ：电压必须不超过调整器设计所定义的指定曲线，而且在低负荷和高负荷之间的电压差值必须0.25 V. 8：为了防止交流发电机因为腐蚀，电刷损坏和轴承润滑剂飞溅接触交流发电机等原因过早失效。 （1）.交流发电机滑轮中心线与曲轴滑轮中心线间的垂直距离大于或等于200mm,在交流发电机通过了腐蚀性和耐久性实验的条件下，安装在底部或者零件部上的防护罩就不做要求。如果交流发电机在没有防护罩条件下未通过腐蚀性和耐久性实验，那么底部或者零部件上的保护罩就必须安装。 （2）交流发电机滑轮中心线与曲轴滑轮中心线间的垂直距离小于200mm,做一个防水实验以决定底部和零部件上的保护罩安装是否是在腐蚀和耐久性的测试之前。如果交流发电机通过腐蚀性和耐久性实验，那么底部或者零件上的保护罩不需要安装。 9：交流发电机不能直接放置在任何管的开口或者充满液体的装置（比如柴油机泵）下，必须与任何管口间留有至少100mm的水平间隙，如果在实验或者分析中出现污染物可能接

电动汽车动力电池系统总体方案设计

电动汽车动力电池系统总体方案设计 1.1 额定电压及电压应用范围 对于高速电动车辆动力电池系统的额定电压等级，参照《GB/T31466-2015 电动车辆高压系统电压等级》可选择144V、288V、320V、346V、400V、576V等。对于微型低速电动车动力电池系统的电压等级，100V以下主要以48V、60V、72V和96V为主。 动力电池系统的额定电压及电压范围必须与整车所选用的 电机和电机控制器工作电压相匹配，因此为保证整车动力系统的可靠运行，需要根据电动整车电机的电压等级及工作电压范围要求，选择合适的单体电池规格（化学体系、额定电压、容量规格等）并确定单体电池的串联数量、系统额定电压及工作电压范围。通常允许使用的电压范围上限为系统额定电压的115%~120%，下限为系统额定电压的75%~80%。

1.2 动力电池系统容量 整车概念设计阶段，从整车车重和设定的典型工况出发，续驶里程、整车性能（最高车速、爬坡度、加速时间等）要求，可以计算出汽车行驶所需搭载的总能量需求。动力电池系统容量主要基于总能量和额定电压来进行计算。 1.3 功率和工作电流 整车在急加速情况下，动力电池系统需要提供短时脉冲放电功率，对应的工作电流为峰值放电电流；在紧急刹车情况下，需要提供短时能量回收功率，对应的回馈电流为峰值充电电流。

整车在平路持续加速或长坡道时，动力电池系统需要提供稳定的持续放电功率，此时要求能够长时间稳定输出一定额度的电流，即持续放电工作电流。 1.4 可用SOC范围 在动力电池系统产品设计上，由于SOC可用范围会直接影响总能量的设计，直接体现到单体电池的选型及数量要求，因此，也会对电池箱体的包络尺寸设计、内部布置及安装空间间隙以及对总体成本等方面产生最直接的影响。动力电池系统SOC应用范围的选择首先考虑整车对充放电功率和可用能量等方面的需求，同时结合单体电池在不同温度条件下的充放电能力（功率和能量）、存储性能（自放电率）、寿命、安全特性，以及电池管理系统的SOC估算精度等影响因素来确定。

铅酸蓄电池设计..

铅酸蓄电池设计---方法一 铅酸蓄电池设计 本文以用于电动自行车能源的铅酸蓄电池设计为例，介绍有关设计中的计算和步骤，虽然针对铅酸电池系列，但其中的某些原则和方法，对其它系列的电池设计也有一定的参考价值。 设计要求： 电池用途和要求：电动自行车能源，行程50公里，时速20公里。 工作电压：24V 工作电流：9A 循环寿命：250个周期 电池组外形尺寸：233×133×204 单腔内格尺寸：60×33×178 设计： 一、确定单体电池数目： 单体电池数目= 工作电压/单体电池额定电压= 24/2 = 12（只） 另外根据给定的外形尺寸和内腔尺寸，确定电池组应由12个单元格组成双排结构。 二、单体电池的设计与计算： 1.电池容量的确定：提高电性能的途径就是改善限制电极的性能因素，而降低成本则是降低非限制电极因素的用量！

(1)额定容量：根据给定条件，电池额定容量为： 工作电流×（行程/时速）= 9A×（50km/20kmH-1）=22.5AH≒23AH (2)设计容量：1.1×额定容量=1.1×23=25.3（AH） 2.单体电池极板尺寸与数目的确定： 1)根据给定的内腔尺寸，确定极板尺寸为： 正极板（板栅）：164×58×2.0；负极板（板栅）：164×58×1.4值得注意的是极板的厚度设计。由于极板厚度直接影响着活物质的利用率。极板放电产物PbSO4的比容较大，随着放电过程的加深，极板孔率下降，使H2SO4的扩散发生困难，因而极板越厚，活物质的利用率就越低，所以在选择极板厚度时应全面考虑用户提出的性能要求和使用条件。首先应保证电池的性能指标，这样可能会影响到一些次要的性能指标，如对电池主要要求大功率，低温起动，则设计极板应薄些，然而相应地电池寿命可能就会降低。反之，如对电池主要须耐较强冲击振动和较长的寿命，则就要设计极板厚些。另外，负极板厚度至少为正极板的70～80％以上才适宜。 (2)单片正极板容量：据阿仑特(Arend t)经验公式：C=L×H×0.154 式中：C:单片容量；L:极板宽度（cm）; H:极板高度（cm）D:极板厚度（cm）

蓄电池在线监测系统的设计与实现

蓄电池在线监测系统的设计与实现 李立伟　邹积岩 (大连理工大学电气系　116024) 摘　要　对直流系统传统的蓄电池监测方法进行了比较分析,提出了一种直流系统蓄电池在线监测系统,通过实时测量蓄电池组的单体电池电压、温度、内阻及充放电电流,实现了蓄电池组运行参数的实时监测,着重介绍了该系统的设计原理以及软、硬件设计。 关键词　在线监测　单体电池电压　单体电池温度　单体电池内阻 1　概述 直流操作电源系统是电力系统中继电保护装置、信号装置、照明装置等重要负载的供电电源,其供电的可靠性直接影响变电站的安全运行。直流操作电源的后备电源一般采用蓄电池组,正常运行时由充电机浮充充电,当系统停电时,由蓄电池组提供后备电源。为保证直流操作电源供电的可靠性,必须对蓄电池组运行参数进行全面的在线监测。 目前,电力系统中蓄电池的常用检测方法就是平时测量单体电池的端电压及每年进行的容量核对性放电,但平时浮充状态下的电池端电压测量本身并不能真实反映电池的性能状况,即使性能变差的电池在浮充时也能测得合格的端电压;而一旦供电系统停电、蓄电池放电时,就可能无法保证事故状态下的放电要求,从而扩大事故范围。由于蓄电池的容量与电池内阻存在很强的相关性,一般而言,电池的容量越大,内阻就越小,因此可以通过对蓄电池内阻的测量,对电池的容量进行在线评估。 在我们研制的蓄电池在线监测系统中,通过实时测量蓄电池组的单体电池电压、温度、内阻及充放电电流,实现对蓄电池组运行参数的实时监测,并可通过通信网络将蓄电池组全部信息远传至监控中心机房,实现变电站直流操作电源系统的无人值守。 2　电池运行参数测量原理 211　单体电池电压测量 在大容量的直流操作电源系统中,蓄电池一般采用108节左右电压为2V的单体电池串联而成,单体电池两端存在较高的共模电压,如接在直流母线正端的蓄电池两端对母线负端的共模电压分别为216V、214V,大大超过一般电子模拟开关如CD4051、MAX358等的共模电压输入范围。为消除共模电压的影响,一般采用电磁继电器进行轮流切换,来实现单体电池电压的测量。但电磁继电器的寿命一般为105次,动作时间为10ms,不适合快速、长时间的测量,而Photo MOS继电器为无触点开关,但由于目前成本较高,也不适合大面积推广。 在本系统中,采用了BURR-BROWN公司推出的低价格、高精度的差分放大器INA148,在±15V电源供电时,其最大共模峰值输入电压为±500V,单体电池电压测量原理框图如图1所示。 　 图1　单体电池电压测量原理框图 212　单体电池温度测量 除了电化学反应的吸热和放热外,在充放电过程中,由于电池内阻的存在,电池内部产生的热量也会引起电池的温度发生变化。在同样电流的条件下,电池内阻不同,电池内部产生的热量不同,电 — 7 — ?研究与开发? 《电工技术杂志》2002年第11期

特斯拉电动汽车动力电池管理系统解析(苍松书屋)

特斯拉电动汽车动力电池管理系统解析 1. Tesla目前推出了两款电动汽车，Roadster和Model S，目前我收集到的Roadster 的资料较多，因此本回答重点分析的是Roadster的电池管理系统。 2. 电池管理系统（Battery Management System, BMS）的主要任务是保证电池组工作在安全区间内，提供车辆控制所需的必需信息，在出现异常时及时响应处理，并根据环境温度、电池状态及车辆需求等决定电池的充放电功率等。BMS的主要功能有电池参数监测、电池状态估计、在线故障诊断、充电控制、自动均衡、热管理等。我的主要研究方向是电池的热管理系统，因此本回答分析的是电池热管理系统 (Battery Thermal Management System, BTMS). 1. 热管理系统的重要性 电池的热相关问题是决定其使用性能、安全性、寿命及使用成本的关键因素。首先，锂离子电池的温度水平直接影响其使用中的能量与功率性能。温度较低时，电池的可用容量将迅速发生衰减，在过低温度下（如低于0°C）对电池进行充电，则可能引发瞬间的电压过充现象，造成内部析锂并进而引发短路。其次，锂离子电池的热相关问题直接影响电池的安全性。生产制造环节的缺陷或使用过程中的不当操作等可能造成电池局部过热，并进而引起连锁放热反应，最终造成冒烟、起火甚至爆炸等严重的热失控事件，威胁到车辆驾乘人员的生命安全。另外，锂离子电池的工作或存放温度影响其使用寿命。电池的适宜温度约在10~30°C之间，过高或过低的温度都将引起电池寿命的较快衰减。动力电池的大型化使得其表面积与体积之比相对减小，电池内部热量不易散出，更可能出现内部温度不均、局部温升过高等问题，从而进一步加速电池衰减，缩短电池寿命，增加用户的总拥有成本。 电池热管理系统是应对电池的热相关问题，保证动力电池使用性能、安全性和寿命的关键技术之一。热管理系统的主要功能包括：1）在电池温度较高时进行有效散热，防止产生热失控事故；2）在电池温度较低时进行预热，提升电池温度，确保低温下的充电、放电性能和安全性；3）减小电池组内的温度差异，抑制局部热区的形成，防止高温位置处电池过快衰减，降低电池组整体寿命。 2. Tesla Roadster的电池热管理系统 Tesla Motors公司的Roadster纯电动汽车采用了液冷式电池热管理系统。车载电池组由6831节18650型锂离子电池组成，其中每69节并联为一组（brick），再将9组串联为一层（sheet），最后串联堆叠11层构成。电池热管理系统的冷却液为50%水与50%乙二醇混合物。

铅酸蓄电池设计..

铅酸蓄电池设计方法 铅酸蓄电池设计 本文以用于电动自行车能源的铅酸蓄电池设计为例，介绍有关设计中的计算和步骤，虽然针对铅酸电池系列，但其中的某些原则和方法，对其它系列的电池设计也有一定的参考价值。 设计要求: 电池用途和要求: 电动自行车能源, 行程50公里，时速20公里。 工作电压：24V 工作电流：9A 循环寿命：250个周期 电池组外形尺寸: 233X133X204 单腔内格尺寸：60X33X178 设计: 、确定单体电池数目: 单体电池数目二工作电压/单体电池额定电压二24/2 = 12 （只） 另外根据给定的外形尺寸和内腔尺寸，确定电池组应由12个单元格组 成双排结构。 二、单体电池的设计与计算: 1.电池容量的确定：提高电性能的途径就是改善限制电极的性能因素, 而降低成本则是降低非限制电极因素的用量! （1）额定容量：根据给定条件，电池额定容量为: 工作电流X (行程/时速)二 9A X(50km/20kmH-1) =22.5AH = 23AH （2）设计容

量：1.1额定容量=1?1 X3=25?3 （AH ） 2.单体电池极板尺寸与数目的确定: 1）根据给定的内腔尺寸，确定极板尺寸为: 正极板（板栅）：164X58X2.0; 负极板（板栅）：164X58X1.4 值得注意的是极板的厚度设计。由于极板厚度直接影响着活物质的利用率。极板放电产物PbS04的比容较大，随着放电过程的加深，极 板孔率下降，使H2SO4的扩散发生困难，因而极板越厚，活物质的利用率就越低，所以在选择极板厚度时应全面考虑用户提出的性能要求和使用条件。首先应保证电池的性能指标，这样可能会影响到一些次要的性能指标，如对电池主要要求大功率，低温起动，则设计极板应薄些, 然而相应地电池寿命可能就会降低。反之，如对电池主要须耐较强冲击振动和较长的寿命，则就要设计极板厚些。另外，负极板厚度至少为正极板的70?80%以上才适宜。 （2）单片正极板容量：据阿仑特（Arend t）经验公式：C=LXHX0.154 式中: C：单片容量；L:极板宽度（cm）; H:极板高度（cm）D:极板厚度（cm）

基于单片机的蓄电池监测系统设计(互联网+)

1 引言 蓄电池作为一种供电方便、安全可靠的直流电源广泛应用于电力、石化、通讯等领域，为获得较高的电压，常用多节蓄电池串联工作方式。由于单体蓄电池特性的差异，在运行一段时间后，电池组中个别电池性能变差，进而失效，造成电池组整体性能下降，导致整个系统的可靠性降低，且蓄电池是一种化学反映装置，内部的化学反映不易及时发现，因此有必要对蓄电池的运行状态进行实时在线监测。 1.1 本课题研究的意义 铅酸蓄电池(Lead Acid Battery，LAB)作为一种化学电源，自1860年普兰特(Plante)首次发明了实用的蓄电池以来，尤其是近年来随着阀控式铅酸蓄电池(Valve Regulated LAB，VRLAB)的出现，蓄电池以其价格低廉、易于浮充使用、电能效率高、电源独立性好、可移动等优点被广泛应用于发电厂、变电站、邮电通讯系统、汽车、船舶、铁路客车等各个领域。在UPS系统中，蓄电池组作为储能元件，是系统极其重要的组成部分，它的优劣直接关系到整个UPS系统的可靠性，然而蓄电池却是整个UPS系统中平均无故障时间最短的器件。 现在随着国民经济的迅速发展，电力系统和通信系统发挥着越来越重要的作用，由蓄电池组、充电浮充电装置以及馈电支路开关和熔断器等组成的直流系统是发电厂、变电站和通信基站中的一个重要组成部分，其工作状况的好坏直接影响到电力系统和通信系统的安全、可靠和高效运行。而蓄电池组作为直流系统向外供电的唯一设备，为电力系统和通信系统中的信号装置、继电保护装置和控制装置等重要负载提供工作电源，其性能的好坏直接关系到电力系统和通信系统的安全可靠性。因此为了确保用电设备即使在交流电源全部中断的情况下也能正常安全连续运行，必须保证蓄电池组的运行状态性能良好，在发生火电中断时能够有足够的放电容量，所以重视和加强对蓄电池的维护工作，特别是对蓄电池实施实时在线监测意义重大。[1] 1.2 国内外发展状况 随着科学技术的发展，特别是单片机和计算机在智能化控制方面的应用，以及在变电站综合自动化系统等方面研究的深入，关于蓄电池的自动化监测问题也提到日程上来。近几年以来，很多人开始研究蓄电池的自动化监测。蓄电池监测系统中，主要内容

动力电池重要全参数定义及测量计算方法

动力电池重要参数定义及测量计算方法 1.概述 本文档的编写主要是为了方便公司内部研发人员更加快速清楚地认识电池的一些重要特性参数及其测量计算方法。主要包括动力电池的荷电状态SOC，电池健康状态SOH，内阻R等。 此文档主要参考了动力电池的国家标准与行业标准，以及网上的一些权威资料信息，同时结合自身工作经验整合编写而成。 2.电池荷电状态SOC及估算方法 2.1 电池荷电状态SOC的定义 电池的荷电状态SOC被用来反映电池的剩余电量情况，其定义为当前可用容量占初始容量的百分比（国标）。 美国先进电池联合会（USABC）的《电动汽车电池实验手册》中将SOC定义如下：在指定的放电倍率下，电池剩余电量与等同条件下额定容量的比值。 SOC=Q O/Q N 日本本田公司的电动汽车（EV Plus）定义SOC如下： SOC = 剩余容量/(额定容量-容量衰减因子) 其中剩余容量=额定容量-净放电量-自放电量-温度补偿 动力电池的剩余电量是影响电动汽车的续驶里程和行驶性能的主要因素，准确的SOC估算可以提高电池的能量效率，延长电池的使用寿命，从而保证电动汽车更好的行驶，同时SOC也是作为电池充放

电控制和电池均衡的重要依据。 实际应用中，我们需要根据电池的可测量值如电压电流结合电池内外界影响因素（温度、寿命等）来实现电池SOC的估算算法。但是SOC受自身内部工作环境和外界多方面因素而呈非线性特性，所以要实现良好的SOC估算算法必须克服这些问题。目前，国内外在电池SOC估算上已经部分实现并运用到工程上，如安时法、内阻法、开路电压法等。这些算法共同特点是易于实现，但是对实际工况中的内外界影响因素缺乏考虑而导致适应性差，难以满足BMS对估算精度不断提高的要求。所以在考虑SOC受到多种因素影响后，一些较为复杂的算法被提出,例如：卡尔曼滤波算法、神经网络算法、模糊估计算法等新型算法，相比于之前的传统算法其计算量大，但精度更高，其中卡尔曼滤波在计算精度和适应性上都有很好的表现。 2.2几种SOC估算算法简介 （1）安时法 安时法又被称为电流积分法，也是计算电池SOC的基础。假设当前电池SOC初始值为SOC0，在经过t时间的充电或放电后SOC为： Q0是电池的额定容量，i(t)是电池充放电电流（放电为正）。 事实上，SOC定义为电池的荷电状态，而电池荷电状态就是电池电流的积分，所以理论上讲安时法是最准确的。同时，它也易于实现，只需测量电池充放电电流和时间，而在实际工程应用时，采用离散化计算公式如下：

VRLA铅酸蓄电池设计计算

VRLA电池酸量确定 VRLA电池相对于以前的开口富液式电池，其最大的优势是在电池寿命期间不需要添加电解液或水维护，电池可以任意位置放置使用等等。这就要求电解液被完全固定在AGM隔板和活性物质中不能流动，并且为了实现其寿命期间不需要加酸加水维护，就必须要实现电池寿命期间内的氧循环，即不能有电解液的损失。而形成氧循环的关键一点要求就是要严格限定电池的内的酸液总量，并且必须保证AGM隔板留有10%左右的孔不被电解液所淹没，从而为氧气的循环复合提供通道。但是又必须要求电池中电解液的总量能够维持活性物质放电反应的需要。 要想使电池中电解液总量完全够用，又能够为氧气的循环复合提供通道，就需要根据电池的实际用途，正确确定和控制电池的加酸量，下面将从三个大的方面来探讨VRLA电池加酸量确定的问题。 1、最低加酸量 VRLA电池需要的酸体积，取决于电池放电态与荷电态所要求的电解液密度以及电池放电过程输出的总电量和放电率。通常在VRLA设计时，荷电态的电解液密度要求1.28-1.30g/cm3,当其放出100%额定容量时又希望电解液密度为1.07-1.09g/cm3.这就要求电池中电解液总量至少必须满足能够维持电池在一定条件下放出其额定容量所必须消耗

的电解液总量，因此VRLA电池的最低用酸量可根据电池反液压方程式推导如下： PbO2 + Pb + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O 根据电池充放电反应的方程式，结合充放电态物质各自的电化学当量值可知，电池每放出1AH的电量，要消耗纯的H2SO43.66g，生成水0.67g. 设放电开始时电池中电解液密度为ρ1(15℃)，对应的质量百分比浓度为m%，放电终了时电解液密度为ρ2，对应的质量百分比浓度为n%。当电解液浓度由ρ1降到ρ2时，反应开始时加入的密度为ρ1的酸的体积为V ml。则根据电池反应式中每放出1AH电量所消耗的硫酸量为3.66g，生成的水的质量为0.67g，经过方程式两边等值计算，整理得出VRLA电池中每放出1AH电量的最低用酸体积V的表达式为： V = (3.66-2.99n)/[(m-n)ρ1] 如果设定电池荷电态的电解液密度为1.28g/cm3，放电态的电解液密度为1.08 g/cm3，则将各自对应的质量百分比数值带入最低用酸体积V的表达式中可以得出放电容量为C的电池的最低用酸体积为：