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新型电动汽车锂电池管理系统的研究与实现----系统的总体设计(一) 1
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rise_ming
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rise_ming
发表于 2013-10-1 11:57
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新型电动汽车锂电池管理系统的研究与实现----系统的总体设计(一) 1
管理系统
,
电动车
,
电动汽车
,
可靠性
,
电池
3.1总方案
电池管理系统应用于混合电动车,平台采用车载方式。在设计上应尽量使管理系统结构先进、合理、可扩展;系统功能上要完备,满足电动车的全面要求:各种参数测量精度高、EMC合格、可靠性高等。根据这一总方案指导思想,研制出了新一代的锂电池管理系统,具体功能如下:
电池信息实时采集,包括单体电压、电池组总电压、温度、充放电电流;
存储重要的电池信息及重要数据;
剩余电量估计功能及显示;
提供数据传送的接口,包括同上位机通讯和同整车通讯以进行车体控制;
安全、可靠、抗干扰性强、有良好的人机交互功能;
在充、放电过程中对单体电池进行均衡和诊断。
这套电池管理系统采用分布式结构,用多单片和多CAN通讯系统。按积木化设计各个功能模块并采用了5寸半液晶、标准CAN及RS232接口以及多种抗干扰措施,满足了燃料电池大客车的基本要求:
实现了分布式结构、模块化、多CAN通讯及多功能。
测量实现了高精度,总电流与总电压精度分别为0.5%和0.2%,使电量计量更加精确。
具有特色的锂电池单体电压测量电路,达到了108-126路,可以扩展至更多路,精度在(0.1-0.2)%.
实现了系统在车上的运行,解决了系统24V电源自动控制、抗静电干扰、抗电机DC/DC干扰,抗高压漏电等一系列问题
系统设计为分布式,主要由以下几个部分构成,即测量板、中央处理模块、SOC估计模块、专家系统模块、与整车通讯模块和显示控制模块。各模块独立工作,它们之间通过CAN总线相互通讯。电池管理系统的框图参见图3.1.
各模块的主要功能如下:
测量板:主要完成单体电池电压和温度的测量,将数据传到内部CAN总线上;直接负责对均衡控制模块发出接通和关闭分流电路的信号,同时接收中央处理模块发来的组均衡控制信号。
启分流装置,调节充电电流,使电池组内电池更加均匀和一致。
中央处理模块:主要完成对总电流、总电压、环境温度的测量,同时负责对下一级9块测量板之间的组均衡进行控制。
专家系统模块:接受内部CAN总线上的数据,对单体电池进行实时诊断,给出健康等级和报警信息,将结果传给显示控制模块。
SOC估计模块:由一块参数估计板构成,根据接收中央处理模块传递过来的数据,进行分析处理计算,计算出剩余电量和功率强度。
显示控制模块:显示控制板接收内部CAN总线上的数据,然后送到液晶显示屏显示。同时,显示控制模块外留RS232借口,可以传输数据给上位机。
与整车通讯控制模块:接收内部CAN总线上的数据,然后通过外部CAN总线将数据发给整车,同时接收整车发过来的信号。
系统中共包含9个测量模块,它们都通过CAN总线与系统相连,实现分布式测量。为了同车体其它部分通讯且不干扰系统内部各模块的通讯,系统采用了另一条独立的CAN总线,这里我们叫做外部CAN总线。可以看到,与整车通讯模块在这里同时是两个CAN网络的节点,起到了网关的作用。模块完整的内部结构图如图3.2。
3.2公共主板的特点
:
80C552 80C552单片机是用CMOS工艺制造的80C51系列产品之一,具有和80C51相同的指令系统,80C552可以用TLL电平兼容的存储器或接口电路进行系统扩展。
其特性如下:
80C51CPU;
8K字节ROM,可扩展至64K字节;
具有4个捕捉寄存器和3个比较寄存器的附加16位定时器/计数器;
2个标准的16位定时器/计数器;
256字节RAM,外部可扩展至64K字节;
能产生8路同步定时输出;
8路模拟量输入,10为A/D转换器;
2路8位分辨率的脉宽调制(PWM)输出;
5个8位I/O口,一个和模拟信号公用的8路输入口;
I2C总线接口;
和80C51兼容的全双工异步串行口(UART);
一个监视定时器(Watchdog Timer);
时钟速率12MHz和16MHz;
宽的工作温度范围;
具有OTP一次编程器件;
两种封装形式LCC和QFP;
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