電動汽車蓄電池組電池管理及其狀態(tài)檢測
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
2)集中檢測法
集中檢測法(見圖3)是用一套檢測電路分時檢測各個單體電池。檢測技術比較直觀，為了檢測每只電池的電壓，需要將每只電池的電壓信號引入檢測設備(如果蓄電池組由n節(jié)單體電池組成，需要引n+1條檢測線)，采用多通道切換的技術，即通過開關器件(繼電器)把多節(jié)單體電池的電壓信號切換到同一個差分放大器，經(jīng)信號處理后用一只A／D轉(zhuǎn)換器進行采樣。 “開關切換”動態(tài)地改變了參考點，保證每次測量都是一個單體電池的端電壓；而差分輸入則保證了電池組與檢測電路不共地，雖然沒有做到全隔離，但比共地連接要安全。電池溫度的檢測一般可采用數(shù)字或模擬溫度傳感器，由于測溫過程與電池組沒有電連接且技術也比較成熟，所以本文不再贅述。另外，因電動汽車要求的電流較大(幾十到幾百安)，所以對電池組充放電電流的檢測，一般采用非接觸式電流傳感器或變送器實現(xiàn)。
這種方法主要缺點是信號線較多，增大了接線的難度和復雜度，影響測試精度，降低了可靠性。
3)集中／分布式檢測法
為克服分布檢測法和集中檢測法的缺點，我們提出“局部集中”、“整體分布”的檢測思路，即將全部電池分成若干個小組，每個小組用一個檢測模塊進行“集中式”檢測，整個系統(tǒng)由若干個檢測模塊通過CAN總線連接而成。簡言之，集中／分布式檢測系統(tǒng)的實質(zhì)就是檢測單元部分模塊化、本地化，數(shù)據(jù)靠總線傳輸。集中／分布式檢測除了具有前兩種方式的優(yōu)點之外，還有以下主要優(yōu)點：加強了組建系統(tǒng)的靈活性和擴充性；增加了系統(tǒng)的可靠性；具有較高的性價比。
對于鉛酸電池，由于其單體電壓較高、體積較大、數(shù)量較少，所以可給每2個或每4個電池配一個檢測模塊。而對于像鋰電池這類單體電壓較低、體積小但數(shù)量多的電池組，可將2～8個電池分為一組。圖4是集中／分布式檢測框圖。
為了降低成本、縮小體積、簡化電路，電池檢測模塊應由單片機完成。單片機選型的主要條件是：至少有4路10位精度以上的A／D轉(zhuǎn)換器(因為一塊電池至少需要電壓和溫度2路檢測)；帶有CAN總線控制器。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/181407.htm
我們選用微芯公司(MICROCHIP)的PICl8系列用于前端的檢測模塊。該系列的PICl8F248／258和PIC18F2585／2680都是28腳雙列直插封裝，PIC18F248／2587蒂有5路10位A／D轉(zhuǎn)換器；PICl8585／26801帶有8路10位A／D轉(zhuǎn)換器，并具有納瓦電源管理技術使芯片的功耗進一步降低。PICl8F2585／2680還具有在線串行編程技術，允許單片機在嵌置到電路板之后進行編程，為使用提供了極大的方便。
在我們的課題中采用了24節(jié)12V鉛酸電池，分為三組擺放在車內(nèi)，兩邊的行李箱位置各擺放6節(jié)電池，尾部行李箱位置擺放12節(jié)電池，2節(jié)電池共用一個檢測模塊，即一個檢測模塊集中檢測2塊電池的狀態(tài)。最后需要說明的是，由于溫度傳感器與電池沒有電接觸，所以檢測示意圖中沒有畫出溫度檢測部分，但每個檢測模塊都有溫度檢測功能。
為了克服模塊從電池上持續(xù)取電的問題，我們將所有模塊統(tǒng)一供電，由一個總開關控制。這就牽涉到供電回路與電池的隔離問題。為解決該問題，我們采用“橋電容”技術。圖5是模塊內(nèi)部框圖?！皹螂娙荨钡墓ぷ髟硎沁@樣的：MCU首先將雙刀單擲開關K1合上，則電池對電容C1充電，由于時間常數(shù)很小，電容端電壓很快達到電池端電壓；然后MCU斷開K1合上K2，從A／D上就可采集到C1的端電壓，也就是電池的端電壓；最后MCU斷開K2。從而完成一次采集任務。另外，當模塊不加電時，兩組開關是斷開的，模塊不會從電池取電?？梢?，這種方式不但解決了參考點問題，而且完全隔離了電池與檢測電路，其主要缺點是每個模塊增加了兩組可控開關。可控開關選用光耦繼電器AQW212。模塊的成本在200元左右，非常適合電動車輛的使用。各檢測模塊將數(shù)據(jù)通過CAN總線上傳給主控機。由主控機進行處理并顯示出來，供駕駛員參考。
3 結(jié)束語
(1)采用集中／分布式檢測方法對蓄電池組參數(shù)進行檢測，較好地克服了集中式和分布式檢測方法存在的問題，更適合電動汽車電池組的檢測。
(2)利用“橋電容”技術傳遞所采集的蓄電池電壓信號，可有效地解決蓄電池和檢測電路間的隔離問題。
(3)通過在24塊12V鉛酸電池組上的試驗，由12個檢測模塊和1個主控機構(gòu)成的集中／分布式檢測系統(tǒng)工作正常，電壓、電流和溫度的檢測數(shù)據(jù)準確、可靠，表明集中／分布式檢測方法切實可行，具有較高的應用價值。
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