动力锂电池组智能管理系统设计

显示模块的实现

LCD显示选用DM12864M汉字图形点阵液晶显示模块。该模块可显示汉字及图形，内置8192个中文汉字(16×16点阵)、128个字符(8×16点阵)及64×256点阵显示RAM。主要技术参数和显示特性如下：
电源VDD：3.3V~5V(内置升压电路，无需负压)；

显示内容：128列×64行；

LCD类型：STN；

与MCU的接口：8位或4位并行/3位串行；

多种软件功能：光标显示、画面移位、自定义字符、睡眠模式等。

本系统使用串行接口，通过液晶模块可显示电池组总电压、各单节电池电压、充放电电流、充放电时间、工作温度以及剩余电量等。

数据存储通信模块的实现

锂电池管理系统在锂电池充放电过程中把充放电信息，包括各节电池的电压、充放电电流、工作温度、电池电量等通过采样实时写入Flash存储芯片SST25VF020中保存。在需要时，可通过串口与上位PC机通信把存储在Flash中的历史数据读到PC上。

SST25VF020是SST25VF系列Flash存储芯片。其芯片具有以下特点：总容量为2M；单电源读和写操作，工作电压为2.7V~3.3V；低功耗，工作电流为7mA，等待电流为3μA；时钟频率高达33MHz；数据可保存100年；其封装为SOIC和小尺寸的WSON封装。实际应用电路如图7所示。

图7 FLASH存储器电路原理图

软件设计

该系统的软件设计采用单片机C语言完成，主要包括单体电压测量程序、电流检测程序、温度检测程序、能量均衡程序、充电管理程序、LCD显示程序及数据存储通信程序等几个程序模块。其主流程图如图8所示。

图8 主流程图

电压测量程序

通过单片机的10位A/D转换模块测量单节电池的电压值。为了提高测量的精度，软件采用“筛值平均”的软件滤波方法。在对每节电池的模拟量进行测量时，连续测量多次，然后筛去最高值和最低值，再对剩余的测量值取平均值，以获得最佳的测量结果。然后根据电压的计算方式，获得电池的电压。在电压测量完成后，运行“冒泡排序”的程序，对所有的电池电压进行排序，标记出最低、最高电池，为均衡模块服务。

充电管理程序

通过检测到的单节电池电压判断电池所处的充电阶段，并利用单片机的脉宽调制输出(PWM)来控制MOSFET以实现预充阶段的小电流充电和保持充电阶段的脉冲充电。当检测到电池充电完毕后，自动断开充电回路。充电管理模块通过检测到的电压、电流、温度值判断电池是否工作在正常状态，如出现过压、过流或温度过高等现象，立刻通过MOSFET关闭充放电回路，并点亮故障提示灯。

结语

本设计为动力锂电池组提供了智能管理系统，通过该系统为电池组提供了各种保护及能量均衡控制，最大限度地发挥了锂电池组的整体性能。开发出的样机通过在7节50AH串联雷天锂电池组上试验，实现最大均衡电流为2.5A，均衡效率为80%左右，性能完全满足动力锂电池组能量均衡的要求，具有很好的应用前景和推广价值。