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

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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；