新能源汽車電池管理采集子系統(tǒng)及其控制方法

摘要：近年來，人們環(huán)保意識的增強，使得新能源汽車必將成為逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)燃油汽車的全新交通工具，而對于新能源汽車來說，其內(nèi)部的電池組則是整個汽車構(gòu)造中的核心所在，為了確保電池管理能夠滿足新能源汽車的使用要求，就需要科學設計電池管理采集子系統(tǒng)，明確科學的控制方法。鑒于此，本文便對新能源汽車電池管理采集子系統(tǒng)及其控制方法開展深入的研究。

關鍵詞：新能源汽車;電池管理;采集;控制方法

引言：

一直以來，由于汽車都是以燃油作為驅(qū)動原料的，而燃油在燃燒過程中會產(chǎn)生大量有害氣體，這些有害氣體在排放到外界后便會嚴重污染空氣。因此為了解決空氣污染問題，就必須要利用其他能源來代替燃油能源，這也使新能源汽車得以應運而生。因新能源汽車主要是以電力為驅(qū)動，因此加強其電池管理是非常必要的，需要確保汽車在行駛過程中能夠?qū)﹄姵氐氖褂眯畔⑦M行實時采集，并采取科學的控制方法來確保電池的合理使用。為此，以下便對新能源汽車的電池管理采集子系統(tǒng)的構(gòu)造進行探討，在此基礎上分析其具體的控制方法。

一、新能源汽車電池管理采集子系統(tǒng)的構(gòu)造

在新能源汽車電池管理采集子系統(tǒng)中需要應用到均衡處理算法與均衡算法識別，在該子系統(tǒng)中包含有多種模塊來實現(xiàn)其采集功能，具體有MCU模塊、單體電壓采集/放電電路、溫度采集模塊、LTC6802模塊、CAN通信模塊、整組與半組采集電路、地址設置模塊、數(shù)字光耦隔離模塊以及電源管理模塊。在電源管理模塊中，其主要是對電池中的電源進行管理，該模塊包含有12V轉(zhuǎn)5V的電源處理電路以及12V的電源處理電路。在單體電壓采集/放電電路中則由電池均衡放電電路與RC濾波器兩個部分組成，其中電池均衡放電電路包括穩(wěn)壓二極管D3、電阻R4、電阻R6以及三級管Q2所組成，RC濾波器則包括電容C2與電阻R5。在整組與半組采集電路中，其是由兩組分壓電阻網(wǎng)絡所組成，每組分壓電阻網(wǎng)絡均由六個電阻所構(gòu)成。在溫度采集電路中，則包括兩個分路的溫度采集電路，這兩個分路是相同的，其分別對應著相應的外端口，并且各個分路中的溫度傳感器均為8個。在新能源汽車電池管理采集子系統(tǒng)中，MCU模塊中包含有8位微控制器，而標準芯片則是R8C21237芯片，外設于R8C21237芯片的主要有16位定時器、電壓檢測電路、檢測定時器、8位多功能定時器、振蕩器、時鐘同步串行接口以及上電復位電路，此外還設有芯片選擇時鐘同步串行接口、UART、10位A/D轉(zhuǎn)換器、IIC總線接口，模塊則配備了CAN模塊以及LIN模塊，其中MCU模塊的工作最大頻率可達到20MHz，I/O引腳則包括48個，數(shù)據(jù)閃存在子系統(tǒng)中的嵌入數(shù)量為2塊。在新能源汽車電池管理子系統(tǒng)中，大量的電池組單元和溫度傳感器單元都與中央控制器相連，并且風扇、顯示屏、車身搭鐵、高壓繼續(xù)器、電機控制器、電阻絲、分流器、充電器也同樣與中央控制器進行連接，以便于中央控制器對這些元件進行控制。在中央控制器中，其CAN節(jié)點共有四路，并且各個CAN節(jié)點均和對應的4個電池管理采集裝置相連接，這就使其能夠最高完成256個溫度采集、192節(jié)單體電池電壓采集、16個半組電壓采集和16個整組電壓采集的工作。

二、新能源汽車電池管理采集子系統(tǒng)的控制方法

對于新能源汽車電池管理采集子系統(tǒng)的控制方法來說，其具體控制步驟如下：第1步，新能源汽車在通電后會自動啟動電池管理采集子系統(tǒng)，該子系統(tǒng)會將內(nèi)部電池管理模塊進行啟動，并為LTC6802模塊提供電能，同時初始化MCU模塊中的R8C21237芯片、外圍設備和狀態(tài)設定。第2步，對兩個16位定時器進行初始化，具體定時分別為20ms與50ms。第3步是MCU模塊會利用SPI總線將采集命令發(fā)送到LTC6802模塊的A/D轉(zhuǎn)換電路中，以此對12路單體電壓、半組以及整組電壓進行模擬信號采集，然后進行信號轉(zhuǎn)換，使其成為數(shù)字信號，這些過程都會在20ms的計時期間完成。第4步是每間隔20ms都會在MUC模塊寄存器標志位置位進行計時，此時程序會采取中斷響應措施，如不采取該措施則會自動跳轉(zhuǎn)至第10步驟。第5步是程序在中斷響應以后，會對定時器進行重新初始化，以此開始新一輪的計時。第6步是MCU模塊會對LTC6802模塊中的電壓值進行獲取，然后對LTC6802模塊采集以及A/D軟換電壓數(shù)據(jù)功能進行再次啟動。第7步是MCU模塊對溫度傳感器的檢測數(shù)值進行讀取。第8步對采集兩次標志置位進行判斷，以確定電壓、溫度等數(shù)據(jù)的采集次數(shù)是否達到兩次，如果達到兩次則進行第9步，如未達到兩次則進行第10步。第9步是進行新一輪的采集次數(shù)標定，并對數(shù)據(jù)的兩次采集平均值進行計算，程序達到20ms定時后進行自動中斷響應。第10步是在50ms計時期間，程序在達到50ms時會自動進行中斷響應，如未中斷響應則進行第13步。第11步是中斷響應后會對定時為50ms的定時器進行重新初始化，以便于重新進行新一輪的計時。第12步是MCU模塊利用CAN通訊模塊對各路電壓及溫度的平均值進行計算，然后發(fā)送至中央控制器。第13步是對CAN通訊模塊的命令響應性進行判斷，如該模塊響應，則執(zhí)行第14步，反之則執(zhí)行第15步。第14步是實施標定處理。第15步是對采集的數(shù)據(jù)能否達到均衡處理算法的執(zhí)行要求進行判斷。第16步是對均衡算法識別進行執(zhí)行。第17步是對能否實施均衡處理進行判斷。第18步是對均衡處理算法進行執(zhí)行。第19步是當系統(tǒng)需要低功耗運行時，采集子系統(tǒng)會自動斷電，并執(zhí)行第4步，以使程序能夠循環(huán)運行。

三、結(jié)語

本文對新能源汽車電池管理采集子系統(tǒng)及其控制方法進行了闡述，當然，在此過程中仍舊有許多細節(jié)有待完善，而這便需要更多的研究人員能夠集思廣益，充分發(fā)揮創(chuàng)新精神，以此設計出更加先進的電池管理采集子系統(tǒng)，從而進一步促進我國在新能源汽車方面的技術進步。

參考文獻

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[2]王志辛. 新能源汽車電子控制的關鍵性技術研究[J]. 價值工程，2019，38（01）：108-110.

作者簡介：李興強（1989年1月），性別：男，民族：漢，籍貫：四川，學歷：大學本科，畢業(yè)院校：重慶三峽學院，畢業(yè)專業(yè)：機械制造與設計及其自動化，研究方向：汽車新能源技術，工作單位：重慶信息技術職業(yè)學院.