当动力电池在电动汽车内部工作时，需要对电池的端电压、工作电流及电池温度等状态进行实时检测，尤其对于包含大量电池单体的电池组，考虑到“木桶效应”的影响，更要对每个单体的工作状态进行检测，并保证每个单体的状态都处于安全工作区内，以防止因单体失效而影响整个电池组的性能[1]。这就必须采用均衡充电系统，以延长电池使用寿命，提高电池使用效率并为驾驶员提供必要的信息。

国外在电池管理系统方面的研究相对较成熟，主要是以集成化、芯片化为特点，典型产品包括美国凌力尔特公司出产的LTC、LTM系列电池管理芯片，美国德州仪器公司推出的bq系列电池管理芯片及美国凹凸科技公司(O2Micro)开发的OZ890电池管理芯片等，其主要特点为体积小、集成度高，而且具有较强的针对性[2，3] 。电池管理系统的研究在我国还处于起步阶段，一方面是基于分立器件的电池管理系统研发，另外也有基于通用的微控制单元(MCU)的电池管理系统开发。目前,清华大学、同济大学及北京航空航天大学等高校在这方面取得了一定成果，并已经初步应用于实车。此外，一些企业科研单位也开发出了功能比较完善的电池管理系统，如北京中天荣泰科技公司推出的基于分立器件的智能电池管理系统，相对集成芯片而言其设计实现更加灵活[4]。

笔者研究了主从通信模式下的均衡充电系统，基于被动均衡的方法设计硬件电路和软件程序，分别从总体硬件结构、主控单元、电压检测、均衡控制及人机交互等方面进行研究设计。实验结果验证系统可行性与可靠性高，对电动汽车乃至其他类型的电池应用具有良好的参考价值[5，6]。

1 理论与方法研究

1.1 锂离子电池组串联均衡技术研究

单体电池的电压或容量不能满足使用，所以需要通过串并联的方式进行组合以满足使用条件，因此均衡就尤为重要，其重要性有：关系到电池使用的安全性；影响电池组的使用寿命；影响电池组的使用性能。

在传统能耗型电池管理系统中，主要以被动均衡为均衡方式[7]。通过对电压的采集发现串联单体电池之间的差异，以设定好的充电电压的“上限阈值电压”为基准，只要任何单体电池在充电时最先达到“上限阈值电压”并检测出与相邻组内电池的差异时，即通过能耗电阻对电池组内单体电压最高的单体进行放电，一直到电压最低单体电池到达“上限阈值电压”为一个平衡周期[8]。被动均衡电路简单，成本低廉，并且只有充电过程中做均衡，因此笔者选用被动均衡作为研究方法。

芯片LTC6804可测量多达12个串联电池的电压，可堆迭式架构能支持几百个电池，内置isoSPI接口，1.2mV最大总测量误差,可在290μs内完成系统中所有电池的测量，同步测量电压和电流，具有频率可编程三阶噪声滤波器的16位增量累加型ADC，具有可编程定时器的被动电池电荷平衡，5个通用数字I/O或模拟输入。系统主控采用的是龙邱飞思卡尔K60最小系统板，工作稳定，可减少自己制作带来的不必要损失以降低成本。人机交互只需要添加按键和OLED液晶屏即可。电流检测模块采用ACS712，其原理为电流互感器，模块可测±5A的电流，在没有电流通过时，输出为VCC/2。烟雾检测采用ZYMQ-2，该器件对不同种类、不同浓度的气体有不同电阻值，可用于家庭和工厂气体泄漏检测，适宜于液化气、丁烷、丙烷及烟雾等的探测。系统采用继电器作为保护装置，可手动也可单片机控制[12]，主要原理是单片机控制三极管的通断，当较大电流通过继电器线圈时，产生磁力以吸合触点；当没有电流通过时线圈无引力，弹簧使触点断开。

1.2 均衡充电系统软硬件总体设计

均衡控制程序设计主要根据均衡控制策略对均衡模块进行控制，对电池组的单体进行均衡调节。均衡调节流程如图2所示。

目前，高中教学主要还是为高考服务，平常的教学重点也均以高考题型作为训练中心。所以主要侧重于英语的听力、阅读能力和写作能力的运用，口语考试较少。造成多数学生都没有良好的练习英语口语的环境。而且，现在的高中，普遍存在学生人数众多、大班化的现象，教师很难组织可以让所有学生都加入进来的口语训练活动。由于教学进度要求，教师往往不考虑学生衔接能力的差距，盲目拉齐进度，一定程度上抑制了优秀学生的能力发展，打击了学生的积极性，使得疲惫的中等生和较落后的学生产生了厌学、厌说的心理，对说英语产生了抵触情绪，对用英语进行交流更是厌烦。这也与我国一贯推行的“素质教育”背道而驰。

  

图1 硬件整体结构框图

检测模块(LTC6804)检测电池组的运行状态，并将信息传递给主控芯片；烟雾、温度等安全性检测模块检测特定的安全警告信息，并传递给主控芯片处理这些信息，控制报警信息的发出，控制LTC3300均衡器，对电池组进行均衡操作[9]。

本系统将主控模块、检测及安全报警等模块与电池检测、管理模块隔离，双方的供电电源、参考电源均是相互独立的。均衡与检测模块的电源源于电池组，主控等模块的电源源于外界7.2V镍镉电池[10,11]。采用TPS7350芯片将7.2V降压为5V用于烟雾传感器、火焰传感器、蓝牙及电流检测等模块。采用ASM1117芯片将7.2V降压为3.3V，用于主控芯片、人机交互参考电压、OLED显示屏、24L01通信模块和ADUM1411隔离单片机端供电。芯片LTC3390将24V电池组降压为5V，为电池检测芯片LTC6804供电。

2 系统设计与实验分析

2.1 主从通信模式下均衡硬件设计与实现

软件设计是电池均衡系统实现的重要组成部分。由设计的系统结构可知，主从通信模式下均衡系统软件部分主要包括LTC6804进行单体电压采集软件、配置A/D进行安全信息采集、串口通信及24L01模块配置、配置SPI通信程序。根据系统的功能需求，拆分为各个功能模块进行调试，进而对整个软件系统进行模块化管理。本系统采用Freescale MK60DN512VLL10处理器进行设计，开发环境为IAR Embedded Workbench7.4版本。系统将软件设计分为3层，自上而下分别是功能层、数据处理层和设备驱动层。系统软件的主要任务有：电池组电压采集和故障判断；电池组充放电电流信息的获取及其故障判断；充放电状态的判别与控制；电池组烟雾状态的检测和故障判断；电池组故障信息的处理和报警；电池组均衡执行；通信数据传输。

这些天，当第一抹朝霞映到窗户上，他立刻起床，洗一把脸就去打扫卫生，先抹擦窗户上的玻璃再扫地，不但扫家里，还要扫他家附近一二百米远的街道，把别人家的门外也扫了。

患者的术后切口感染发生率，观察组（8.93%）显著低于对照组（21.43%），组间比较差异有统计学意义（P＜0.05）。 见表 1。

发现问题和线索查证难度在加大。一方面，面对大量的金融创新产品和业绩“冲动”行为，纪检监察人员在监督过程中有时候显得势单力薄，即便是对监督事项产生了某种怀疑，发现了某些隐患，也因怕扣上业务不熟、观念落后、阻碍发展的大帽子而不敢深究。另一方面，违规操作的手段更加多样和隐秘，制度的缺陷致使我们难以从操作的表层发现明显违规行为，即便获得某些线索后，由于可运用的调查工具不多，对其中存在的 “抽屉协议”“口头约定”“隐秘关联”等深层次问题往往无从下手，很难进行取证和认定。

2.2 软件设计与实现

电压数据采集过程主要为：SPI唤醒LTC6804进行数据通信；获取LTC6804的PEC码；发送初始化配置指令和校验码；判断是否采集电压；条件允许情况下，启动LTC6804转换电压；转换完成后，读取电压寄存器数据；进行电压排序；找出分别对应的电池号，以便均衡使用。

锂电池组主从通信模式下均衡充电系统硬件结构如图1所示。硬件主要包括主控模块(放电模块)和电压检测模块。主控模块：运用6个锂电池串联组成锂电池组，采用被动均衡完成充电模块的设计。电压检测模块：用LTC6804检测电压，作为电池状态的监控器，精确测量6个电池的电压。

  

图2 均衡调节流程

当系统出现异常时(电流、电压及烟雾异常等)，系统应实施自我保护措施。故障识别是保护控制的必备条件，通过对采集数据进行分析，若出现故障，则关闭均衡过程与充放电回路，发出警告信号提醒维护人员进行故障排查，分析问题，找出解决方法。目前常用的均衡策略主要有根据电压差值比较或平均值和模糊控制两种[15]。模糊控制更依赖于经验，实施较为困难，而平均值法或差值比较的控制方式更容易实现，也是当前工业应用最广泛的方法。由于工作环境中存在电磁干扰，且要求系统具有很高的可靠性,须采取抗干扰技术。软件上的抗干扰主要采用数字滤波，处理各检测参数，从而得到更接近真实值的数据[16,17]。

为增强系统的可操作性，增加了人机交互模块[13, 14]，可实现人为对系统进行操作。系统交互功能主要有：通信模式可选；均衡操作可控，可手动关闭均衡。人机交互流程如图3所示。人机交互主要过程为：首先进行模块初始化，选择通信模式，可选3种模式(系统与手机、系统与计算机、系统与其他终端)，不同的模式下为不同的通信方式，等待接收、发送数据便可完成通信。

从地理位置来看，中东欧国家处于非常特殊的地位，它与欧盟众多国家接壤，因此对中国来说，它是我国与欧盟开展经济贸易交往的重要陆路交通渠道，是中国经济融入欧盟，实现与欧盟顺利对接的纽带和桥梁。另一方面，中东欧国家港口、车站、机场等交通运输条件都相对较好。这些天然的区位优势、交通基础设施以及较低的运费均为我国向欧盟众多国家出口商品，实现物流配送提供了良好的基础。因此，中东欧国家地理位置的天然优势为我国对中东欧国家以及欧盟其他国家开展跨境电商零售出口提供了便利。

  

图3 人机交互流程

2.3 系统平台测试实验与分析

为验证均衡模块的好坏，主要是均衡度(调节前后各单体电池的差异)，对所设计的系统进行均衡度实验。实验前对不同单体分别充放电，造成单体间不一致，然后开启电池组均衡，测量在均衡过程中的相关数据，直到电池组的电池电压达到均衡的系统设定阈值。均衡前后单体电压值见表1，图4为6个单体在均衡前后呈现出的均衡效果图。

 

表1 电池均衡效果测量数据

  

状态1号2号3号4号5号6号均衡前/V3．68543．68413．68513．56633．68723．6861均衡后/V3．68633．68483．68523．68503．68793．6868

由实验数据计算可得均衡前电池组电压值方差为0.011 861 8，标准差为0.108 911 8。均衡后的电池组电压值方差为0.000 007 4，标准差为0.002 724 0。前后对比发现电池组的均衡度提高了两个数量级，均衡效果明显。

  

图4 均衡效果对比

图5为均衡控制过程。可以看出，随着时间推移，单体电池电压之间的差异越来越小，所有电池的电压均趋近于平均电压，且单体电池间的差异性低于设定的均衡阈值。可以得出结论：本系统在一定时间内可以达到均衡效果。

  

图5 均衡控制过程

3 结束语

设计并制作了6节电池串联电池组的均衡电路和控制电路，搭建并调试了实物平台，并通过单片机编程在平台上实现均衡策略。最终系统可以实现较好的均衡功能，均衡效率也较高，可实现过充过放保护功能，还配备各种通信方式，方便用户使用。实验结果验证了系统的可行性与可靠性，对电动汽车乃至其他类型的电池应用具有良好的参考价值。

新华社曾报道：新蔡县国土资源局练村镇国土资源所张勇，利用职务上的便利，为土地平整施工单位提供帮助，并收受施工单位给予的草鱼19条，价值1727元。事发后，新蔡县纪委给予张勇党内警告处分，并将其违纪所得1727元收缴。河南省纪委检查厅就此发违纪通报，报道引发舆论广泛热议。对上述所谓“小事”的处理，有人认为受贿者一点也不冤；而有人却觉得处罚有点偏严。

参 考 文 献

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