● 摘要
从电动汽车的发展过程中脱颖而出的混合动力汽车（HEV）既节能环保又不失良好的操作性能，具有广阔的发展前景。目前，混合动力汽车应用较为广泛的辅助动力能源是镍氢蓄电池。混合动力汽车在行车过程中，镍氢电池常处于充放电频繁切换、电流变化无规律的非线性状态。要实时监控镍氢电池的电压、电流、温度和电池剩余容量（SOC）等参数，要求电池管理系统具备良好的性能，因此，针对镍氢电池开发电池管理系统具有重要意义。论文在镍氢电池内部电化学反应原理的基础上，分析了电池的充放电效率、温度特性、自恢复效应和循环寿命等特性，以及它们与电池剩余容量之间的关系。在安时积分法和开路电压法相结合的基础上，设计了电池剩余容量的估算算法。系统根据测得的状态参数实时地估算出电池的剩余容量，从而有效地保护电池、延长电池使用寿命。根据混合动力汽车对电池管理系统的功能要求，分主控电路和采样电路两大模块设计了系统硬件电路。主控模块选用16位DSP芯片TMS320LF2407A作为系统CPU，并根据需要对其进行程序存储器、数据存储器和非易失性存储器的扩展，设计了CAN通讯和SCI通讯等外围电路；采样模块通过CPLD逻辑控制电路输出固定逻辑驱动继电器开关阵列实现各路单体电池的电压采集；通过霍尔电流传感器实现电流的采集；通过数字式温度传感器DS18B20实现对温度的采集。根据系统功能分解和硬件设计，分别设计了采样数据处理单元、SCI通讯单元、CAN通讯单元、SOC估算单元、电池故障诊断等单元的应用程序。设计了系统与其它模块之间的交互接口。在软件和硬件设计过程中采用了抗干扰措施，提高了系统的精确度和可靠性。经过调试，系统已经应用在一汽红旗混合动力汽车上，在行车试验中运行情况稳定，结果表明，系统能较好地适应电磁干扰严重的恶劣工作环境。