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.在電路上、掉電及異常時(shí)產(chǎn)生一個(gè)長(zhǎng)達(dá)200ms 的復(fù)位信號(hào)。

　　2.有一個(gè)獨(dú)立的看門狗。當(dāng)1.6s 以上沒觸發(fā)看門狗輸入時(shí)，看門狗輸出變低。

　　3.有一個(gè)1.25V 的電壓門檻檢測(cè)器，用于掉電報(bào)警、電池欠壓或監(jiān)控高于5V 的電壓。

　　4.一個(gè)低電平有效的手動(dòng)復(fù)位輸入，用以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)復(fù)位功能。

　　3.5 顯示部分設(shè)計(jì)

　　顯示部分主要作用是方便用戶和電池管理系統(tǒng)的交互操作。通過顯示結(jié)果，讓用戶對(duì)蓄電池組的工作狀態(tài)有一個(gè)清晰的了解。

　　顯示部分主要由液晶器件來(lái)完成。選用16*16 點(diǎn)陣顯示中文漢字或字符，以每行八個(gè)字每屏四行共32 個(gè)中文漢字進(jìn)行顯示。所以采用的相關(guān)芯片應(yīng)該是12864 型。考慮到本設(shè)計(jì)最常顯示的字符并不多，只有四十多個(gè)，所以決定選用不帶字庫(kù)液晶器件，自行對(duì)將要顯示的字符進(jìn)行編碼。

　　3.6 電壓檢測(cè)模塊設(shè)計(jì)

　　從電池組將各組電壓通過接線引出，經(jīng)過濾波后，利用光控繼電器進(jìn)行選擇，通過電壓檢測(cè)芯片MAX111 進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換，后輸出，完成電壓檢測(cè)功能。

　　管理系統(tǒng)采用光電繼電器的逐節(jié)電壓切入的檢測(cè)結(jié)構(gòu)，電池電壓的具體測(cè)量過程為：例如想要測(cè)量電池B1 的電壓，則閉合開關(guān)S1(其余開關(guān)全部斷開)，這時(shí)候Vin=VB1，經(jīng)過雙積分A/D 轉(zhuǎn)換芯片將模擬;下一時(shí)間，需要測(cè)量B2 的電壓，這時(shí)只需要先斷開S1，然后閉合S2，此時(shí)Vin=VB2。依次類推，依次可測(cè)量其它電池的電壓，并且此種測(cè)量方法各個(gè)電池互相獨(dú)立，不存在誤差累積的問題，所以測(cè)量精度更高。另外，高壓電池側(cè)和低壓CPU 側(cè)隔離，避免了高壓側(cè)對(duì)低壓側(cè)的威脅。

　　3.7 電源變換模塊

　　霍爾元件的供電電壓為5V，因?yàn)榛魻栐男盘?hào)是反饋到驅(qū)動(dòng)元件上，所以霍爾元件的供電電壓應(yīng)該在驅(qū)動(dòng)部分由24V 直接轉(zhuǎn)換，系統(tǒng)的外加引入電源是24V，在通過DC/DC 變換器與控制部分電源完全隔離后，通過電壓轉(zhuǎn)換即可得到5V電壓。

　　4 通訊接口設(shè)計(jì)

　　4.1 通訊方式簡(jiǎn)介

　　單片機(jī)與終端計(jì)算機(jī)的通用接口從類型上講主要有兩種，有線通訊最常見的有232 和485 通訊。RS-485主要適用于遠(yuǎn)距離，功率損耗較大的場(chǎng)合。本測(cè)量系統(tǒng)一般來(lái)說多應(yīng)用于工業(yè)場(chǎng)合，環(huán)境惡劣，干擾較強(qiáng)，多采用遠(yuǎn)距離抄表，RS-485優(yōu)異的抗干擾特性和遠(yuǎn)距離傳輸能力就成為本設(shè)計(jì)的首選。

　　4.2 通訊方式的選用

　　從機(jī)掛在RS485 總線上，采用半雙工工作方式。因?yàn)閺臋C(jī)采用單片機(jī)MC9S12D64，其引腳為TTL 電平, 串行接口電路由于RS485 信號(hào)電平與單片機(jī)信號(hào)電平(TTL 電平)不一致,因此，采用RS485 標(biāo)準(zhǔn)時(shí),必須進(jìn)行信號(hào)電平轉(zhuǎn)換。本設(shè)計(jì)中選用MAXIM 公司生產(chǎn)的MAX485 芯片將TTL 電平轉(zhuǎn)換為RS485 電平。

　　4.3 光耦隔離模塊的應(yīng)用

　　為提高工作可靠性，整個(gè)系統(tǒng)電路由24V 變換后的單獨(dú)5V 電源供電，各路信號(hào)全部采用光耦隔離輸出，杜絕電聯(lián)系，提高了抗干擾能力。由于信號(hào)的高低電平變化不頻繁，在從控制質(zhì)量和成本兩方面考慮的前提下，我們采用TI 公司的高速光耦6N137 和Toshiba 公司的低成本光耦TLP521-1 作為信號(hào)的隔離芯片，為了保持邏輯的清晰，光耦設(shè)計(jì)采用同相邏輯。

　　5 結(jié)論

　　本文以奧運(yùn)鋰電池為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，專門設(shè)計(jì)了適用于車載電池管理系統(tǒng)的硬件構(gòu)成，包括MCU,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，電壓檢測(cè)，顯示，通訊部分等，并搭建了整個(gè)BMS 的硬件框架。通過分析奧運(yùn)會(huì)期間采用BMS 的電動(dòng)汽車實(shí)際運(yùn)行狀況，文中提出的電池管理系統(tǒng)性能穩(wěn)定、可靠性好、檢測(cè)精度高，優(yōu)點(diǎn)顯著。