電動汽車是指全部或部分由電機(jī)驅(qū)動的汽車。目前主要有純電動汽車、混合電動車和燃料電池汽車3種類型。電動汽車目前常用的動力來自于鉛酸電池、鋰電池、鎳氫電池等。
鋰電池具有高電池單體電壓、高比能量和高能量密度，是當(dāng)前比能量高的電池。但正是因為鋰電池的能量密度比較高，當(dāng)發(fā)生誤用或濫用時，將會引起安全事故。而電池管理系統(tǒng)能夠解決這一問題。當(dāng)電池處在充電過壓或者是放電欠壓的情況下，管理系統(tǒng)能夠自動切斷充放電回路，其電量均衡的功能能夠保證單節(jié)電池的壓差維持在一個很小的范圍內(nèi)。此外，還具有過溫、過流、剩余電量估測等功能。本文所設(shè)計的就是一種基于單片機(jī)的電池管理系統(tǒng)[1]。
1 電池管理系統(tǒng)硬件構(gòu)成
針對系統(tǒng)的硬件電路，可分為MCU模塊、檢測模塊、均衡模塊。
1.1 MCU模塊
MCU是系統(tǒng)控制的核心。本文采用的MCU是M68HC08系列的GZ16型號的單片機(jī)。該系列所有的MCU均采用增強(qiáng)型M68HC08中央處理器(CP08)。該單片機(jī)具有以下特性：
(1)8 MHz內(nèi)部總線頻率；(2)16 KB的內(nèi)置Flash存儲器；(3)2個16位定時器接口模塊；(4)支持1 MHz～8 MHz晶振的時鐘發(fā)生器；(5)增強(qiáng)型串行通信接口(ESCI)模塊。
1.2 檢測模塊
檢測模塊中將對電壓檢測、電流檢測和溫度檢測模塊分別進(jìn)行介紹。
1.2.1 電壓檢測模塊
本系統(tǒng)中，單片機(jī)將對電池組的整體電壓和單節(jié)電壓進(jìn)行檢測。對于電池組整體電壓的檢測有2種方法：(1)采用專用的電壓檢測模塊，如霍爾電壓傳感器；(2)采用精密電阻構(gòu)建電阻分壓電路。采用專用的電壓檢測模塊成本較高，而且還需要特定的電源，過程比較復(fù)雜。所以采用分壓的電路進(jìn)行檢測。10串錳酸鋰電池組電壓變化的范圍是28 V～42 V。采用3.9 M?贅和300 k?贅的電阻進(jìn)行分壓，采集出來的電壓信號的變化范圍是2 V～3 V，所對應(yīng)的AD轉(zhuǎn)換結(jié)果為409和614。
對于單體電池的檢測，主要采用飛電容技術(shù)。飛電容技術(shù)的原理圖如圖1所示[2]，為電池組后4節(jié)的保護(hù)電路圖，通過四通道的開關(guān)陣列可以將后4節(jié)電池的任意1節(jié)電池的電壓采集到單片機(jī)中，單片機(jī)輸出驅(qū)動信號，控制MOS管的導(dǎo)通和關(guān)斷，從而對電池組的充電放電起到保護(hù)作用。
如圖1所示，為電池組后4節(jié)的保護(hù)電路圖，通過四通道的開關(guān)陣列可以將后4節(jié)電池的任意1節(jié)電池的電壓采集到單片機(jī)中，單片機(jī)輸出驅(qū)動信號，控制MOS管
