電池管理系統(tǒng)在奧運(yùn)電動(dòng)大巴中的設(shè)計(jì)應(yīng)用

　1 前言

　　目前，能源緊張已經(jīng)成為推動(dòng)世界電動(dòng)車(chē)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的源動(dòng)力，隨著電動(dòng)車(chē)行業(yè)的蓬勃發(fā)展，，對(duì)作為電動(dòng)汽車(chē)的關(guān)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(yùn)電動(dòng)公交專(zhuān)線的運(yùn)營(yíng)服務(wù)中，北京交通大學(xué)研制的應(yīng)用于奧運(yùn)純電動(dòng)大巴上的電池管理系統(tǒng)(BatteryManagement System，BMS)，成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)車(chē)載動(dòng)力蓄電池狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，圓滿(mǎn)保證了電動(dòng)大巴的安全運(yùn)行。該電池管理系統(tǒng)具備單體電壓測(cè)量、溫度控故障、在線分析、故障定位、電池荷電狀態(tài)估測(cè)、顯示、故障輸出、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)、遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能。它還可應(yīng)用在采用蓄電池作為動(dòng)力源或者后備電源的場(chǎng)合，如混合動(dòng)力汽車(chē)、純電動(dòng)汽車(chē)、機(jī)車(chē)、公用電話網(wǎng)等。

　　2 電池管理系統(tǒng)的工作過(guò)程及特點(diǎn)

　　電池管理系統(tǒng)的主要功能可以分為以下五個(gè)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(cè)結(jié)構(gòu)，解決了共地的問(wèn)題，避免了電阻分壓式的誤差累積的缺點(diǎn)，確保電壓測(cè)量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。利用手動(dòng)檢測(cè)模塊中的MAX111 實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸送到CPU 中進(jìn)行分析。

　　2.電池管理測(cè)控模塊的參數(shù)設(shè)置和數(shù)據(jù)讀取;

　　通過(guò)RS-485 總線使電池管理系統(tǒng)的測(cè)控模塊與手動(dòng)檢測(cè)模塊的CPU 相連，實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)控模塊的參數(shù)設(shè)置，同時(shí)還可以將測(cè)控模塊測(cè)量到的數(shù)據(jù)讀取到CPU 中。歡迎轉(zhuǎn)載，本文來(lái)自電子發(fā)燒友網(wǎng)(http://www.elecfans.com/)

　　3.檢測(cè)電池管理系統(tǒng)是否正常和電壓測(cè)量精度;

　　手動(dòng)檢測(cè)模塊可以通過(guò)LCD 將檢測(cè)結(jié)果，例如電池電壓，電池組溫度等顯示出來(lái)，方便用戶(hù)與電池組的sharp 高亮液晶顯示結(jié)果進(jìn)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(duì)電池組的管理。

　　4.顯示功能;

　　電壓檢測(cè)的結(jié)果輸送到CPU 后會(huì)存儲(chǔ)到E2PROM，同時(shí)也可以在顯示屏上顯示出來(lái)，方便用戶(hù)使用。

　　5.為電池管理測(cè)控模塊提供電源;

　　電動(dòng)汽車(chē)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(dòng)檢測(cè)模塊中，可以通過(guò)電源變換部分將24V 變5V，然后經(jīng)過(guò)電源隔離部分實(shí)現(xiàn)DC-DC 隔離，就可以為測(cè)控模塊提供電源。

　　3 硬件電路的設(shè)計(jì)

　　本章將以作者的實(shí)際工程開(kāi)發(fā)為基礎(chǔ)，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(shí)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(yīng)用設(shè)計(jì)

　　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(qiáng)，在智能化儀器儀表，通信設(shè)備，家用電器等領(lǐng)域，特別是在便攜式，智能化的設(shè)備和自控系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。

　　3.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分設(shè)計(jì)

　　檢測(cè)模塊在工作中要記錄一些重要信息和運(yùn)行結(jié)果，如單體電池電壓，溫度等，在電動(dòng)汽車(chē)使用過(guò)程中記錄的電池組運(yùn)行數(shù)據(jù)也需要從存儲(chǔ)器中讀取、寫(xiě)入，備份到PC 機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)中，便于日后對(duì)電池進(jìn)行分析和*價(jià)。這些信息存儲(chǔ)的準(zhǔn)確性和可靠性直接反映了系統(tǒng)整體的準(zhǔn)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(biāo)有接口方式、容量、擦寫(xiě)次數(shù)以及抗干擾能力等。

　　3.4 硬件看門(mén)狗設(shè)計(jì)

　　“看門(mén)狗技術(shù)”就是不斷監(jiān)視程序循環(huán)運(yùn)行時(shí)間，若發(fā)現(xiàn)時(shí)間超過(guò)已知的循環(huán)設(shè)定時(shí)間，則強(qiáng)迫程序返回到0000H 入口處，使程序重新開(kāi)始。

　　本板設(shè)計(jì)的看門(mén)狗電路采用的是MAX 公司的專(zhuān)用集成微處理器監(jiān)控復(fù)位電路MAX706。

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