基于can总线的电动汽车电池管理系统

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1、万方数据第33卷第2期2004年4月贵州工业大学学报(自然科学版)JOU州ALaFGUIZH0【JUNIvl强SITYOFn娜{N01IXH(Nan】m】蹦∞ceEdl60n)文章编号：1009—0193(2004)02—0090—05vol33N02ADrm2004基于cAN总线的电动汽车电池管理系统杨朔，何莉萍，钟志华(湖南大学机械与汽车工程学院，湖南长沙410082)摘要：对(认N总线在电动汽车电池管理系统中的应用作了详细的阐述，介绍了以P8x(二591单片机为核。的电动汽车电池电控单元(Ecu)的软硬件的设计。关键词：(认N总线；

2、电动汽车；电池管理系统中图分类号：u463．633；u469．722文献标识码：AO引言电池管理系统一直是电动汽车发展中的一项关键技术，电池组管理系统最基本的作用是监控电池的工作状态(电池电压、电流和温度)，通过对这些参数的测量，预测蓄电池的s(]C和相应的剩余行驶里程，管理电池的工作情况(避免出现过放电、过充、过热和单体电池之间电压严重不平衡现象)以便最大限度地利用电池的存储能力和循环寿命。目前，在对电池的工作参数测量中大多采用的是用机械继电器或光电继电器选通各节电池来进行测量，由于电池很多且主控板和电池有一定距离，最后不可避免的使连接

3、线束过大且接线时容易出错，造成故障与安全隐患。因此我们设计了带cAN接口的智能测量节点对电池参数进行测量，然后利用CAN总线把各节点连接起来由一个上位机管理，接线简洁，可靠性高，而且更为重要的是还可以和车上其它CAN控制单元连接起来，实现信息的共享。1电池管理系统概述在本人参加的电动车开发项目中，使用的是24组，每组10只1．2V镍氢电池的蓄电池组，总电压为288v。根据目前对电池管理的要求，电池管理系统的主要任务以及相应的传感器输入和输出控制如表1[1]所示。表l电池管理系统的主要任务一任务传感器输入的信号执行器件防止过充电池电压、电流

4、、温度充电机避免深放电池电压、电流、温度电动机功率转换器温度控制电池温度冷热空调(风扇等)电池组件电压和温度的平衡电池电压和温度平衡装置预测电池的sOC和剩余行驶里程电池电压、电流、温度显示装置电池诊断电池电压、电流、温度非在线分析装置从表l中可以看出，电池的电压、电流、温度信息是多个控制单元必须获取的数据。上位机管理系统根据下位机节点提供的这些数据预测电池的Soc和剩余行驶里程，并把每组电池的电压、温度和充放电电流的历史数据记录下来，为非在线分析装置对电池的诊断提供基础数据，以便于为每组电池还剩余多少电量建立一个较精确的数学模型，以对电

5、池的sOc进行精预测，这是非常关键的。下位机对每组电池的端电压和温度，电池组总充、放电电流进行实时采集，建立每组电池的使用历史档案。电池组需要充电时，F位机应及时报警，以防止电池过放电而影响其使用寿命。当给电池组充电时，上位机根据下位机所榆测的有关数据，通过一定的充电控制算法，控制充电过程，并打开或关闭电池均衡开关，这样可以有效地防止山于符电池的不均衡性而造成某些电池过充电或欠充电问题，有利于延长整组电池的使用寿命。管理系统的网络收稿日期：2003—12—12万方数据第2期杨朔，等：基于cAN总线的电动汽车电池管理系统—=——一—————

6、——一一一————==——一一一—一拓扑结构如图1所示。一一一一一聂磊j：再五fjf一2接口电路设计一⋯⋯一⋯⋯⋯⋯控制m‘、L电池管理系统网络拓扑结构91由于(MN协议中没有发送／接收器以及以下各层的标准，而Iso标准中对发送傲收器制定了相应的标准，在本系统中采用IS011898—2标准。各节点E(U(电控单元)内的CPU选用与M(与一51完全兼容的8位单片机P8x(j9l，P8xC591有16K片内ROM，片内RAM为512个字节外部可扩展64K程序和数据存储器，3个16位定时／计数器，15个中断源，4个中断优先级，1个增强型u蟓T，

7、CAN总线接口，6路模拟输入的10位ADc，可选择快速8位ADc，2路PwM输出，内有看门狗电路，片内振荡时钟电路L2J。由于P8x∞91自带有ADc，所以在数据采集时不用另加AI=)c元件，提高了系统的集成度和可靠性。cAN收发器选用PHILIPS公司的PCA82C250，这是一种应用广泛的cAN控制器与物理总线间的接口芯片，为了增强抗干扰能力在P8xC591与82C250之间采用高速光耦6N137进行隔离。通讯介质采用双绞线，最高通信速率可达1Mbps．电源采用Dc—Dc隔离电源。电压测量电路由信号衰减电路与抗共模电压电路组成，因为P

8、8xc591的ADC转换口的输入电压为。一5v所以必须用衰减器把信号衰减到这个范围内。由于两个测量端存在很高的共模电压，最高约为350伏，因此设计抗共模电压电路的抗共模电压范围为±500v．电