電池管理系統在奧運電動(dòng)大巴中的應用

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(zhù)電動(dòng)車(chē)行業(yè)的蓬勃發(fā)展，，對作為電動(dòng)汽車(chē)的關(guān)鍵零部件之一的蓄電池管理系統也提出了更高的要求。在北京2008 奧運電動(dòng)公交專(zhuān)線(xiàn)的運營(yíng)服務(wù)中，北京交通大學(xué)研制的應用于奧運純電動(dòng)大巴上的電池管理系統(BatteryManagement System，BMS)，成功實(shí)現了對車(chē)載動(dòng)力蓄電池狀況的實(shí)時(shí)監測，圓滿(mǎn)保證了電動(dòng)大巴的安全運行。該電池管理系統具備單體電壓測量、溫度控故障、在線(xiàn)分析、故障定位、電池荷電狀態(tài)估測、顯示、故障輸出、數據轉儲、遠程監控等功能。它還可應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)、機車(chē)、公用電話(huà)網(wǎng)等。

2 電池管理系統的工作過(guò)程及特點(diǎn)

電池管理系統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電壓切入的檢測結構，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)，確保電壓測量的準確性和穩定性。利用手動(dòng)檢測模塊中的MAX111 實(shí)現模數轉換后輸送到CPU 中進(jìn)行分析。

2.電池管理測控模塊的參數設置和數據讀取;

通過(guò)RS-485 總線(xiàn)使電池管理系統的測控模塊與手動(dòng)檢測模塊的CPU 相連，實(shí)現對測控模塊的參數設置，同時(shí)還可以將測控模塊測量到的數據讀取到CPU 中。

3.檢測電池管理系統是否正常和電壓測量精度;

手動(dòng)檢測模塊可以通過(guò)LCD 將檢測結果，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 高亮液晶顯示結果進(jìn)行比較，判斷出電池管理系統的工作狀態(tài)，以利于有效的完成對電池組的管理。

4.顯示功能;

電壓檢測的結果輸送到CPU 后會(huì )存儲到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，所以電池管理系統的工作電源均由此得到。在手動(dòng)檢測模塊中，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(shí)際工程開(kāi)發(fā)為基礎，著(zhù)力講述系統的硬件構成，及其整體功能的協(xié)調實(shí)現。

3.1 管理系統的總體硬件構造

系統的硬件框圖如下：

圖3.1 電池管理系統的硬件框圖

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(lǐng)域，特別是在便攜式，智能化的設備和自控系統中得到了廣泛的應用。

3.3 數據存儲部分設計

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行數據也需要從存儲器中讀取、寫(xiě)入，備份到PC 機數據庫中，便于日后對電池進(jìn)行分析和*價(jià)。這些信息存儲的準確性和可靠性直接反映了系統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，記錄的各種數據均不能改變。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 作為數據記錄單元，其主要衡量指標有接口方式、容量、擦寫(xiě)次數以及抗干擾能力等。

3.4 硬件看門(mén)狗設計

“看門(mén)狗技術(shù)”就是不斷監視程序循環(huán)運行時(shí)間，若發(fā)現時(shí)間超過(guò)已知的循環(huán)設定時(shí)間，則強迫程序返回到0000H 入口處，使程序重新開(kāi)始。

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

MAX706 系列m p 監控芯片能實(shí)現以下四方面的功能：