1、.,1,電池管理系統(tǒng)設(shè)計方案,電池管理系統(tǒng)設(shè)計方案,僅供參考,.,2,目錄,目的 主要功能和指標(biāo) 電池管理系統(tǒng)整體設(shè)計 系統(tǒng)硬件設(shè)計 系統(tǒng)軟件設(shè)計 故障診斷及保護(hù)控制策略 結(jié)語,.,3,主要功能和指標(biāo),電池管理系統(tǒng)主要有三個功能： （1）實時監(jiān)測電池狀態(tài)。通過檢測電池的外特性參數(shù)（如電壓、電流、溫度等），采用適當(dāng)?shù)乃惴?，實現(xiàn)電池內(nèi)部狀態(tài)（如容量和SOC等）的估算和監(jiān)控，這是電池管理系統(tǒng)有效運行的基礎(chǔ)和關(guān)鍵； （2）在正確獲取電池的狀態(tài)后進(jìn)行熱管理、電池均衡管理、充放電管理、故障報警等； （3）建立通信總線，向顯示系統(tǒng)、整車控制器和充電機(jī)等實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。,.,4,設(shè)計指標(biāo)(部分),.,5,電池管

2、理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓樸圖,.,6,電池管理系統(tǒng)整體設(shè)計 主控模塊,主控模塊包括繼電器控制、電流測量、總電壓與絕緣檢測和通訊接口等電路 。,.,7,電池管理系統(tǒng)整體設(shè)計 從控模塊,從控模塊主要實現(xiàn)電壓測量、溫度測量、均衡管理、熱管理和通訊等電路。,.,8,模塊功能描述,電源模塊：給各種用電器件提供穩(wěn)定電源 MCU模塊：采集、分析數(shù)據(jù)、收發(fā)控制信號 繼電器控制模塊：控制繼電器的吸合、斷開來控制電池組是否向外供電 電流檢測模塊：采集電池組充放電過程中的充放電電流 電壓檢測模塊：測量電池組各個模塊電壓 溫度檢測模塊：檢測電池組充放電過程中電池組溫度 均衡控制模塊：對電池均衡進(jìn)行控制 總電壓與絕緣檢測模塊：監(jiān)測

3、動力電池組總電壓以及電池組與車體之間的絕緣是否符合要求 CAN收發(fā)模塊：進(jìn)行其他控制器與MCU間的數(shù)據(jù)通信及程序的標(biāo)定與診斷,協(xié)調(diào)整車控制系統(tǒng)與MCU之間的通信 RS232收發(fā)模塊：用于進(jìn)行電池組管理系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控、程序的標(biāo)定、參數(shù)的修正,.,9,實物圖片主控模塊,主控模塊,電源及其處理電路,CAN通信處理電路,繼電器,MC9S 12DT128,實時時鐘芯片,存儲器,總電壓隔離運放,絕緣檢測電路,電流測量電路,.,10,實物圖片從控模塊,從控模塊,電源處理電路,CAN通信電路,9S08 DZ32,隔離 光耦,電壓檢測芯片,電壓檢測芯片,繼電器,溫度檢測電路,.,11,實物圖片顯示終端,.,12,

4、硬件設(shè)計 主控制器,（1）主控制器（Main Control Unit，MCU）,MCU控制器具備以下主要參數(shù)： 主控模塊采用型號為9S12DT128的MCU，工作頻率:24MHz，128k片內(nèi)FLASH，4K片內(nèi)RAM，3路CAN控制器，112腳封裝。從控模塊采用型號為9S08DZ32的MCU,工作頻率16MHz，32k片內(nèi)FLASH, 2K片內(nèi)RAM，1路CAN控制器，32腳封裝。,.,13,硬件設(shè)計 電源模塊,（2）系統(tǒng)電源模塊設(shè)計,本電池管理系統(tǒng)使用到的供電電源為車載24V轉(zhuǎn)變成5V。 采用隔離電源模塊得到電壓檢測、電流檢測、絕緣監(jiān)測、溫度檢測用供電電源。 在電源輸入前端加入二極管完成

5、反向保護(hù)，兩級濾波電路有利于系統(tǒng)的抗干擾性。,.,14,硬件設(shè)計 主回路控制模塊,（3）主回路控制模塊設(shè)計,動力總成控制系統(tǒng)給繼電器提供驅(qū)動電源，MCU輸出高低電平控制信號來控制驅(qū)動繼電器閉合與斷開，實現(xiàn)主回路繼電器的吸合與開啟。串行互鎖控制方式，提高控制可靠性,.,15,硬件設(shè)計 電流采集,（4）電流采集電路設(shè)計,電池組在整車的實際工況中，電流的變化范圍為-200A 至 +500A（精度：1A）之間，為了保證電流采集的精度，采用全范圍等精度較高的分流器檢測電池組總電流。信號經(jīng)調(diào)理后送高速AD進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換和電流積分運算，數(shù)字信號經(jīng)光耦隔離后輸入MCU進(jìn)行處理。,.,16,硬件設(shè)計 溫度采集,（

6、5）電壓采集電路設(shè)計,在整車實際工況中，隨著電池組充放電的進(jìn)行，電池組的電壓不斷變化，單體電池之間電壓的一致性也會大大影響電池組的性能，所以也有必要檢測每個單體電池的電壓。采用專用的電壓采集芯片對單體電池電壓進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后，通過光耦將數(shù)字信號傳至MCU。單體電池電壓的檢測精度為10mV,.,17,硬件設(shè)計 溫度采集,（6）溫度采集電路設(shè)計,電池組溫度也是影響電池組性能的重要參數(shù)，電池組溫度過高或過低會造成電池組不可逆轉(zhuǎn)破壞。本系統(tǒng)采用數(shù)字式溫度傳感器，把每個溫度傳感器的地線、數(shù)據(jù)線、電源線進(jìn)行合并，采用一根數(shù)據(jù)總線來進(jìn)行通信，溫度檢測精度為1。,.,18,硬件設(shè)計 絕緣模塊,（7）絕緣模塊電路

7、設(shè)計,絕緣檢測模塊用來測試判定動力電池組與車體絕緣是否達(dá)標(biāo)，通過測量直流母線與電底盤之間的電壓，計算得到系統(tǒng)的絕緣電阻值。,.,19,硬件設(shè)計 CAN收發(fā)模塊,（8）CAN收發(fā)模塊電路設(shè)計,采用CAN收發(fā)器來進(jìn)行MCU與動力總成控制系統(tǒng)及其他控制器之間CAN通信。CAN通信采用了共模扼流圈濾波等技術(shù)，通信抗干擾能力強(qiáng)，通信比較穩(wěn)定。CAN通信能夠用于動力總成控制系統(tǒng)與MCU間的數(shù)據(jù)通信及程序的標(biāo)定與診斷。CAN收發(fā)器波特率為250kbps，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)采用擴(kuò)展幀（29位ID值）。,.,20,硬件設(shè)計 RS232收發(fā)模塊,（9）RS232收發(fā)模塊電路設(shè)計,RS232收發(fā)模塊采用芯片MAX232轉(zhuǎn)換電

8、平，采用標(biāo)準(zhǔn)電路進(jìn)行通信。 RS232收發(fā)模塊，用于進(jìn)行電池組管理系統(tǒng)程序的標(biāo)定、參數(shù)的修正。 RS232收發(fā)模塊波特率為19.2kbps,.,21,系統(tǒng)軟件設(shè)計主控模塊,主控模塊,系統(tǒng)上電后，首先進(jìn)行系統(tǒng)的初始化，對一些重要的參數(shù)進(jìn)行賦值，對相關(guān)的外設(shè)進(jìn)行配置和初始化。初始化完成后，進(jìn)入主循環(huán)，在主循環(huán)里循環(huán)執(zhí)行電流檢測和SOC計量，總電壓與絕緣檢測，數(shù)據(jù)處理與故障判斷，數(shù)據(jù)存儲，232通訊、CAN0通訊、CAN1通訊和CAN2通訊這些子程序。,.,22,.,23,系統(tǒng)軟件設(shè)計數(shù)據(jù)處理與SOC估算,數(shù)據(jù)處理與SOC估算,承擔(dān)了電池管理系統(tǒng)核心的計算工作，包括電池組的SOC，最高、最低溫度，最大、最小充放電功率，最大、最小充放電電流，最大、最小模塊電壓等數(shù)據(jù)的分析計算。 SOC的估算在安時計量方法的基礎(chǔ)上，采用電池的OCV-SOC曲線對SOC進(jìn)行修正。,.,24,.,25,系統(tǒng)軟件設(shè)計從控模塊,從控模塊,上電后先完成系統(tǒng)初始化，對一些重要的參數(shù)進(jìn)行賦值，對相關(guān)的外設(shè)進(jìn)行配置和初始化。初始化完成后，在主循環(huán)里執(zhí)行電壓檢測、均衡控制、溫度檢測、熱