單片機的電池管理系統設計

2021-04-26 ryder

摘要：為了實現電動車電池的實時監控，在研究了鋰電池特點的基礎上，提出了一種用于混合動力汽車的分布式電池管理系統。其中，硬件系統包括電源模塊、基于Freescale系列單片機的主控制模塊和子模塊、均衡模塊以及CAN總線通信模塊等;軟件系統包括基于下溢中斷的數據采集與解決、SOC估算、均衡解決和CAN通信等任務。

0引言

混合動力汽車的整車性能很大程度上依靠于動力蓄電池。高性能、高可靠性的電池管理系統(BatteryManagementSystem，BMS)能使電池在各種工作條件下獲得最佳的性能。電池管理系統不僅要監測混合動力電動車電池的充放電電流、總電壓、單體電壓和剩余電量SOC，還要預測電池的功率強度，以便監控電池的使用狀況，在汽車啟動和加速時供應足夠的輸出功率，剎車時電池包能回收更多的能量，即供應足夠的輸入功率，并且不對電池包造成傷害。當電池出現過充或過放、溫度過高等異常情況時，電池管理系統會記錄電池號、診斷電池故障并報警，同時整車控制系統對充電機和用電設備給出控制信號。因此，電池管理系統是混合動力汽車的緊要電子控制單元之一，對保障電池的可靠性和安全性起到緊要用途。

1電池管理系統的功能

電池管理系統的緊要功能包括:電池狀態參數的采集、電池狀態的預測、電池包故障診斷、均衡保護以及通信等。

1.1電池狀態參數采集

電池管理系統的所有算法都是以采集到的電池狀態參數為基礎的，因此非得保證數據的精確度。采用Freescale集成的10位A/D轉換模塊完成對單體電壓、溫度、總電壓以及充放電電流的采集。

1.2電池狀態的預測

電池狀態預測包括兩個方面。一方面是以安時積分法為基礎的電池荷電狀態的預測;另一方面是以電流、電壓、溫度為輸入完成最大充放電功率的預測。整車控制器以這兩個參數為參考，正確地進行功率分配。

1.3電池包故障診斷

能夠依據采集到的參數，實時診斷電池溫度過高、過低故障，電池過壓、欠壓故障，發出電池充放電電流過大、電池包絕緣故障警告。這是保證動力鋰離子電池系統可靠、車輛行駛安全、滿足用戶駕車需求的緊要技術手段。

1.4均衡保護

單體電池的差異性，不僅會導致電池包的使用壽命比單體電池短很多;同時，關于鋰電池而言，由于其對充放電要求很高，當過充、過放、過電流及短路等情況發生時，鋰電池壓力與熱量大量新增，容易出現火*、燃燒甚至爆炸。為確保安全性和穩定性，非得采取均衡措施。

1.5通信功能

緊要指整車與電池管理系統的CAN通信。