以锂离子为直流供电系统作为研究对象，采用v7 系列微处理器M32F103 VET6 作为主控芯片，结合直流电流变送器SIN-DZI-20A 和直流电压变送器 SIN-DZU-30V，提出一套嵌入式电池组状态监测系统设计方案。该监测系统能够实现电池组电压、电流、电量等状态参数的实时测量、电池组安全管理、数据及数据波形显示、电池组充放电状态控制和无线 数据通信等功能。通过软硬件系统联调，实验结果表明：电池组状态测量系统运行稳定，状态测量精度达到 0.5 级，且具备一定的抗电磁干扰能力。
1 引言
随着商用电池技术成熟，锂离子电池等二次电池已广泛应用在电动汽车、手机、笔记本电脑、工业移动机器人、风电场储能系统、电网调频、分布式电源和微网等领域[1]。锂离子电池与其他二次电池相比，具有能量密度高、体积小、质量轻、无记忆效应、自放电少、循环寿命长和环境友好等优点[2]。这些特点决定其在存储电能等方面极具发展前景。
电池组的工作状态包括电压、电流、电量和温度等物理参数[3]。无论是传统的铅酸电池，还是性能更加优良的锂电池，当热量散发速度小于热量堆积速度时，必然会引起内部温度升高，产生大量热能。为保证电池组安全工作，延长其使用寿命，需要对电池组的电压、电流、电量和温度等物理参数进行实时状态监控、危险预警和故障自动切除。
1991 年，美国先进电池开发联合体（USABC，United States Advanced Battery Consortium）成立了专门从事电池管理系统（BMS，Battery Management System）开发和研究的实验室[4]。所研发的 BMS 的基本功能包括：限制电池的过充和欠充；确保电池组内的电池之间的均衡；保持电池组的安全运行[5]。随着工业技术的发展，为满足复杂情况下对电池组进行监控的需求，又引入了电池 SoC（State of Charge）的预测、电池安全管理、电池组的能量均衡和电池热管理等方面的研究[6]。2008 年，特斯拉公司在改进18650 型锂离子电池电芯结构的同时研发出全球的电池管理系统。该系统可对每一节电池、每一条线路进行实时监控，若出现紧急异常情况，可在毫秒级时间内熔断故障所在线路[7]。北京交通大学姜久春教授深入研究动力电池的数学模型和电池状态估计等方法，在 SoC 的预测精度能达到±3%，并首次提出锂离子动力电池无损快速充电的方法；在控制方面，提出主被动均衡控制技术，提高 pack 容量利用率；其研究的通信协议，已经上升为国家标准[8]。
尽管传统的有线监控系统可有效完成电池 SoC 的预测、电池安全管理、电池组能量均衡和电池热管理等任务。但针对电动汽车、工业移动机器人系统中所使用的锂离子电池组，通常需要通过上位机或移动终端实时获取电池组状态。传统的有线监控方式已无法满足当今使用者的需求，急需研制一种低成本、高可靠性的无线监控电池组管理系统。本研究融合 WiFi 通信技术提出了远程电池组状态测量系统设计方案，并通过实验系统进行验证实现。实验结果表明：电池组状态测量系统运行稳定，状态测量精度达到了 0.5 级，同时具备一定的抗电磁干扰能力。
2 硬件设计
在所提出的嵌入式电池组状态无线监测系统中，被监控对象为实验室中搭建的容量为 7.5 AH 24 V 直流 18650 锂电池组对单台直流电机的供电电路。负荷选用一台带直流调速器的 LX44WG 单轴蜗轮蜗杆减速电机。系统实物连接情况见图 1。
选择 STM32F103VET6MCU为主控芯片。板载的 （Micro Controller Unit）为 LQFP 封装、100pin 的 STM32F103VET6。它有 512 kB 的 Flash 和64 kB 的 SRAM。STM32F103 VET6 采用 ARM 公司设计的 Cortex-M3 内核，主频达 72 MHz[9,10]。
