純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)通訊硬件關(guān)鍵技術(shù)研究

蘇文芝 　牛鑫

摘 要：當(dāng)下，節(jié)能減排成為國家治理空氣污染的首要目標(biāo)和人民的熱切期望。和傳統(tǒng)燃油汽車相比，新能源汽車能大大減少尾氣排放，成為交通領(lǐng)域節(jié)能環(huán)保新方向。一套完整的電池管理系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)電池的狀態(tài)監(jiān)測、信息交互、安全保護(hù)，確保電動(dòng)汽車運(yùn)行過程中能量利用的安全、合理與高效。文中對純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)通訊硬件關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：新能源；電動(dòng)汽車；BMS；動(dòng)力電池管理；通訊硬件

中圖分類號(hào)：TP399

電動(dòng)汽車BMS主要包含電池信息采集、剩余電量估算、電氣控制管理、電池安全保護(hù)、數(shù)據(jù)通信顯示等功能。

一、電池管理系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案

BMS兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)——SOC估算算法與均衡控制技術(shù)。

電池管理系統(tǒng)分為以下幾個(gè)部分：主控板、電池信息采集板、電池包、均衡板等。主控制板根據(jù)實(shí)際需求，設(shè)計(jì)中包含最小系統(tǒng)、供電電路、AD采集電路、檢測電路、溫度監(jiān)測、繼電器控制電路、總線通訊電路、通信電路等硬件資源。本文著重介紹純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)中的通訊硬件關(guān)鍵技術(shù)。

二、電池管理系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

（一）主控制板硬件電路設(shè)計(jì)

電池管理系統(tǒng)主控板集成了DSP最小系統(tǒng)、電源供電電路、AD采集電路、IO輸出電路以及CAN通信電路、SPI通信電路等。本文以CAN通信電路、SPI通信電路等為主介紹。

（二）CAN通訊電路

CAN通信是BMS中重要通信單元，負(fù)責(zé)和其它設(shè)備的信息傳輸。系統(tǒng)采用DSP內(nèi)部自帶的eCAN控制模塊，CAN收發(fā)器采用PCA82C250CAN收發(fā)器芯片，然后經(jīng)過光電耦合門電路芯片6N137實(shí)現(xiàn)帶隔離的CAN總線通訊，接線設(shè)計(jì)在綜合接口CN1的1、2口，具體電路如圖1所示。

1）CAN-H（CN1-1）和CAN-L（CN1-2）分別與CAN總線的高、低線束連接；

2）在電路板上已經(jīng)對CAN總線部分進(jìn)行了電氣隔離；

3）CN1-1和CN1-2之間在電路板上匹配了CAN總線終端電阻，該電阻裝配與否及阻值大小可由用戶定制，默認(rèn)裝配，阻值為120Ω；

（三）SPI通訊電路

SPI通訊主要用在主控板與采集板的數(shù)據(jù)通訊，由于DSP2812上集成了一路SPI接口，故只需將引腳引出。該接口一共包括5根通信線，分別為SIMO（主器件數(shù)據(jù)輸出，從器件數(shù)據(jù)輸入）、SOMI（主器件數(shù)據(jù)輸入，從器件數(shù)據(jù)輸出）、SCLK（同步時(shí)鐘信號(hào)）、CS（片選使能信號(hào)）以及共地信號(hào)。

（四）單體電壓采集電路

圖2中所示為一節(jié)電池的采集電路。電池組的采集電路同理。

（五）溫度檢測電路

LTC6802芯片提供兩路熱敏電阻溫度檢測接口，圖3是溫度檢測的信號(hào)調(diào)理電路，網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)LTC6802_VTEMP1和LTC6802_VTEMP2接到LTC6802芯片的溫度檢測引腳上，網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)VTEMP1和VTEMP2連接熱敏電阻器件。

三、小結(jié)

本文介紹了純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)BMS硬件部分的設(shè)計(jì)，重點(diǎn)介紹各通訊硬件電路原理及設(shè)計(jì)等。對主控制板進(jìn)行了最小系統(tǒng)等多種通信單元設(shè)計(jì)；對采集板進(jìn)行了電池電壓采集、CAN通訊、SPI通信、溫度檢測等電路單元進(jìn)行設(shè)計(jì)，為同期進(jìn)行的電池管理系統(tǒng)主程序及各子程序代碼的具體實(shí)現(xiàn)、調(diào)試提供了保障。

參考文獻(xiàn)：

[1] 傅堯.基于主動(dòng)均衡技術(shù)的電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)[J].北京航空航天大學(xué)出版社，2011：437-439.

[2] 郭軍.動(dòng)力電池組能量智能單元?jiǎng)討B(tài)均衡方法研究[D].重慶大學(xué)，2012，4.

作者簡介：

蘇文芝（1979-），女，漢族，河南安陽人，碩士，講師，研究方向：計(jì)算機(jī)應(yīng)用、物聯(lián)網(wǎng)；

牛鑫（1976-），男，漢族，河南濟(jì)源人，碩士，講師，研究方向：電氣與自動(dòng)控制。