電池管理系統(tǒng)在奧運電動大巴中的應用

1 前言

目前，能源緊張已經(jīng)成為推動世界電動車產(chǎn)業(yè)化進程的源動力，隨著電動車行業(yè)的蓬勃發(fā)展，，對作為電動汽車的關鍵零部件之一的蓄電池管理系統(tǒng)也提出了更高的要求。在北京2008 奧運電動公交專線的運營服務中，北京交通大學研制的應用于奧運純電動大巴上的電池管理系統(tǒng)(BatteryManagement System，BMS)，成功實現(xiàn)了對車載動力蓄電池狀況的實時監(jiān)測，圓滿保證了電動大巴的安全運行。該電池管理系統(tǒng)具備單體電壓測量、溫度控故障、在線分析、故障定位、電池荷電狀態(tài)估測、顯示、故障輸出、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲、遠程監(jiān)控等功能。它還可應用在采用蓄電池作為動力源或者后備電源的場合，如混合動力汽車、純電動汽車、機車、公用電話網(wǎng)等。

2 電池管理系統(tǒng)的工作過程及特點

電池管理系統(tǒng)的主要功能可以分為以下五個部分：

1.單箱電池電壓的采集;

采用光電繼電器的逐節(jié)電壓切入的檢測結(jié)構(gòu)，解決了共地的問題，避免了電阻分壓式的誤差累積的缺點，確保電壓測量的準確性和穩(wěn)定性。利用手動檢測模塊中的MAX111 實現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸送到CPU 中進行分析。

2.電池管理測控模塊的參數(shù)設置和數(shù)據(jù)讀取;

通過RS-485 總線使電池管理系統(tǒng)的測控模塊與手動檢測模塊的CPU 相連，實現(xiàn)對測控模塊的參數(shù)設置，同時還可以將測控模塊測量到的數(shù)據(jù)讀取到CPU 中。

3.檢測電池管理系統(tǒng)是否正常和電壓測量精度;

手動檢測模塊可以通過LCD 將檢測結(jié)果，例如電池電壓，電池組溫度等顯示出來，方便用戶與電池組的sharp 高亮液晶顯示結(jié)果進行比較，判斷出電池管理系統(tǒng)的工作狀態(tài)，以利于有效的完成對電池組的管理。

4.顯示功能;

電壓檢測的結(jié)果輸送到CPU 后會存儲到E2PROM，同時也可以在顯示屏上顯示出來，方便用戶使用。

5.為電池管理測控模塊提供電源;

電動汽車可提供24V 供電電源，變化范圍18~32V，所以電池管理系統(tǒng)的工作電源均由此得到。在手動檢測模塊中，可以通過電源變換部分將24V 變5V，然后經(jīng)過電源隔離部分實現(xiàn)DC-DC 隔離，就可以為測控模塊提供電源。

3 硬件電路的設計

本章將以作者的實際工程開發(fā)為基礎，著力講述系統(tǒng)的硬件構(gòu)成，及其整體功能的協(xié)調(diào)實現(xiàn)。

3.1 管理系統(tǒng)的總體硬件構(gòu)造

系統(tǒng)的硬件框圖如下：

圖3.1 電池管理系統(tǒng)的硬件框圖

3.2 MCU 的應用設計

采用的MC9S12A64CPV 是屬于Motorola 公司的HCS12 系列，HCS12 是繼HC12 系列之后推出的16位MCU，軟件兼容HC11。HCS12 系列功能性很強，在智能化儀器儀表，通信設備，家用電器等領域，特別是在便攜式，智能化的設備和自控系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。

3.3 數(shù)據(jù)存儲部分設計

檢測模塊在工作中要記錄一些重要信息和運行結(jié)果，如單體電池電壓，溫度等，在電動汽車使用過程中記錄的電池組運行數(shù)據(jù)也需要從存儲器中讀取、寫入，備份到PC 機數(shù)據(jù)庫中，便于日后對電池進行分析和*價。這些信息存儲的準確性和可靠性直接反映了系統(tǒng)整體的準確性和可靠性。要求在任何情況下，如上電、掉電、各種干擾等，記錄的各種數(shù)據(jù)均不能改變。通行的辦法是考慮使用防掉電RAM或EEPROM。防掉電RAM需要電池，成本較高，且電磁兼容性能差。所以選擇串行EEPROM 作為數(shù)據(jù)記錄單元，其主要衡量指標有接口方式、容量、擦寫次數(shù)以及抗干擾能力等。

3.4 硬件看門狗設計

“看門狗技術(shù)”就是不斷監(jiān)視程序循環(huán)運行時間，若發(fā)現(xiàn)時間超過已知的循環(huán)設定時間，則強迫程序返回到0000H 入口處，使程序重新開始。

本板設計的看門狗電路采用的是MAX 公司的專用集成微處理器監(jiān)控復位電路MAX706。

MAX706 系列m p 監(jiān)控芯片能實現(xiàn)以下四方面的功能：