車載電池管理系統(tǒng)軟件程序設(shè)計案例目錄TOC\o"1-3"\h\u15263車載電池管理系統(tǒng)軟件程序設(shè)計案例 1177051.1主程序設(shè)計 1204791.2系統(tǒng)初始化 33341.3SOC估計算法軟件設(shè)計 4244081.4電池保護(hù)程序設(shè)計 8目前，市面上電池管理系統(tǒng)對電池SOC實時在線估算方法都存在一定的缺陷，其無法實時準(zhǔn)確地對電池SOC電量信息進(jìn)行估算。這主要原因是車載電池SOC和電池實時溫度、前一時刻電池充放電狀態(tài)、以及電池使用壽命存在一定的關(guān)系。而且，電池自身存在較強(qiáng)的非線性，從而給電池進(jìn)行SOC估算帶來了一定的困難。為了準(zhǔn)確對電池SOC進(jìn)行評估，系統(tǒng)需從軟件程序角度對電池SOC進(jìn)行修正。因此，對于車載電池管理系統(tǒng)而言，軟件程序設(shè)計的好壞直接影響到車載電池管理系統(tǒng)整體評估精度。1.1主程序設(shè)計一套系統(tǒng)不僅需要穩(wěn)定可靠的硬件電路，同時，還需一套實時、穩(wěn)定、高效的軟件程序。考慮到車載電池管理系統(tǒng)軟件程序后續(xù)升級維護(hù)難度，文中采用多功能狀態(tài)機(jī)架構(gòu)進(jìn)行程序設(shè)計。為了保證設(shè)計的車載電池管理系統(tǒng)軟件程序整體實時性，文中設(shè)計的軟件程序充分融入了多任務(wù)設(shè)計思想，其車載電池管理系統(tǒng)流程圖如圖1.1所示。 圖1.1車載電池管理系統(tǒng)流程圖在車載電池管理系統(tǒng)軟件程序中，系統(tǒng)軟件程序剛啟動后，軟件程序首先借助初始化功能模塊對RX210單片機(jī)進(jìn)行初始化設(shè)置。完成對RX210單片機(jī)初始化后，軟件程序各個功能模塊狀態(tài)標(biāo)志位對各個功能模塊進(jìn)行調(diào)度，以此實現(xiàn)整套系統(tǒng)各項功能。電壓采集模塊：該功能模塊主要實現(xiàn)對車載動力電池進(jìn)行電壓采集，并根據(jù)采集的電壓對車載電池SOC進(jìn)行評估；電流采集模塊：該模塊與電壓采集模塊相類似，其對車載動力電池流過的電流大小進(jìn)行采樣，以此來對車載電池SOC進(jìn)行評估；電池均衡模塊：系統(tǒng)借助電池均衡模塊對車載動力電池進(jìn)行均衡處理；時鐘模塊：在車載電池管理系統(tǒng)軟件程序中，系統(tǒng)需借助時鐘模塊進(jìn)行計時，以便于車載電池管理系統(tǒng)軟件程序后期能夠按時進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲；CAN總線模塊：在車載電池管理系統(tǒng)軟件程序中，系統(tǒng)軟件程序中CAN功能模塊主要實現(xiàn)CAN數(shù)據(jù)通信；存儲模塊：在車載電池管理系統(tǒng)軟件程序中，存儲模塊主要用于對重要數(shù)據(jù)信息進(jìn)行保存處理；人機(jī)交互功能模塊：在車載電池管理系統(tǒng)軟件程序中，人機(jī)交互模塊用于實現(xiàn)人與機(jī)器數(shù)據(jù)交互；看門狗功能模塊：在車載電池管理系統(tǒng)軟件程序中，看門狗功能模塊主要對車載電池管理軟件程序運行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控；1.2系統(tǒng)初始化系統(tǒng)在剛上電后，首先需要對微處理器進(jìn)行初始化，以便于RX210單片機(jī)能夠正常工作。在車載電池管理系統(tǒng)軟件程序，初始化功能模塊主要對系統(tǒng)軟件程序中相關(guān)寄存器進(jìn)行設(shè)計，以保證整套系統(tǒng)能夠正常工作，其初始化功能模塊總體流程圖如圖1.2所示。

圖1.2初始化功能模塊圖1.3SOC估計算法軟件設(shè)計在車載電池管理系統(tǒng)中，如何有效對車載電池進(jìn)行SOC評估是整套系統(tǒng)的基礎(chǔ)。由于車載電池具有一定的滯后特性，為了能夠有效對車載電池進(jìn)行準(zhǔn)確評估，系統(tǒng)采用卡爾曼濾波修正算法來實現(xiàn)動力電池組SOC在線精確評估，其軟件設(shè)計流程如圖1.3所示：在對車載電池SOC進(jìn)行評估時，系統(tǒng)首先采用開路電壓法對車載電池組中每一節(jié)電池單端電壓值大小進(jìn)行測量。在結(jié)合開路電壓法求出電池剩余電量初始值SOC此時，軟件程序?qū)⒉杉母鱾€電池SOC中最小值作為整個電池的SOC由于電池內(nèi)部存在較強(qiáng)的衰減特性，故采用傳統(tǒng)的方式對電池SOC進(jìn)行估計會產(chǎn)生較高的誤差。為了緩解電池衰減滯后特性，系統(tǒng)軟件程序采用在充電前期引入200S的時間緩沖期來消除滯后效應(yīng)，從而提高系統(tǒng)軟件程序?qū)﹄姵豐OC的評估的準(zhǔn)確性。接下來，軟件程序每間隔1s產(chǎn)生一個時鐘中斷，用于對電池組的電壓、電流以及電池組的溫度大小進(jìn)行檢測，軟件程序在前4s根據(jù)安時測量算法對電池SOC進(jìn)行算法，在第5s時則采用擴(kuò)展卡爾曼濾波算法估算每一節(jié)電池剩余電量大小，然后，取最小的SOC量作為電池組的SOC當(dāng)系統(tǒng)軟件程序檢測到車載電池組某一節(jié)電池充電時電壓大于一定值或車載電池組在放電時電壓小于一定值時，此時，軟件程序停止對車載電池組進(jìn)行充放電，完成對車載電池SOC進(jìn)行估算。當(dāng)車載電池管理系統(tǒng)借助擴(kuò)展卡爾曼濾波算法對電池進(jìn)行SOC估算時，其需要根據(jù)測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)運算。考慮到系統(tǒng)實時性，文中借助查表方式進(jìn)行軟件程序設(shè)計，避免系統(tǒng)軟件程序因進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)處理影響到系統(tǒng)軟件程序整體實時性。在借助查表方式對電池基礎(chǔ)參數(shù)進(jìn)行計算，主要涉及電池剩余變量初始值SOC電池充放電倍率系數(shù)以及電池溫度對電池SOC評估影響系數(shù)。當(dāng)系統(tǒng)軟件程序在對SOC進(jìn)行查表計算時，系統(tǒng)軟件程序首先通過開路電壓法對電池電壓進(jìn)行測量。完成對車載電池開路電壓測量后，軟件程序通過查表方式計算出電池SOC值大小，其查表方式如式1.1所示： (1.1)

圖1.3卡爾曼濾波修正算法程序流程圖當(dāng)系統(tǒng)軟件程序在對，進(jìn)行查表計算時，系統(tǒng)軟件程序?qū)﹄姵爻浞烹婋娏鱥進(jìn)行測量，再由軟件程序根據(jù)測量的電流查表電池充放電大小，其查表方式如式1.2所示： (1.2)在車載電池管理系統(tǒng)軟件程序中，系統(tǒng)借助溫度傳感器對車載電池組溫度大小進(jìn)行采集，再由軟件程序根據(jù)測量的溫度大小得出值，其查表法可由式1.3求得： (1.3)在對車載電池SOC進(jìn)行評估時，系統(tǒng)軟件程序首先讀取當(dāng)前車載電池剩余電量大小，其剩余電量SOC范圍為。軟件程序根據(jù)當(dāng)前車載電池剩余電量SOC得出卡爾曼濾波算法系數(shù)，其查表方式可通過式5.4求得：(5.4)在對車載電池進(jìn)行SOC評估時，軟件程序根據(jù)輸入的電量SOC值由查表方式求得卡爾曼濾波輸出估計電壓，在表方式如式5.5所示：其擴(kuò)展卡爾曼濾波算法流程圖如圖1.4所示：圖4.圖4.4擴(kuò)展卡爾曼濾波算法程序流程圖相比傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理算法而言，擴(kuò)展卡爾曼濾波算法具有較強(qiáng)的修正能力，故能夠有效避免了傳統(tǒng)的開路電壓法估計SOC初始值不準(zhǔn)確的缺點。1.4電