目前，電池管理技術是制約電動汽車行業(yè)發(fā)展的瓶頸問題，本文根據(jù)電動汽車目前采用的電池特點和要求，在常見的管理方案前提下，針對單個電池的電壓數(shù)據(jù)系統(tǒng)檢測，在整合數(shù)據(jù)、故障診斷、信息分析方面具有一定的優(yōu)勢。可以在一定的傳輸速率前提下，完成對電池參數(shù)的實時監(jiān)控，并且通過主控制器的網(wǎng)絡狀態(tài)設定安全電壓和安全電流，保持電池網(wǎng)絡管理系統(tǒng)的整體性和完整性，當出現(xiàn)異常情況下可以立即斷開異常回路，實現(xiàn)對整個電動汽車電池管理控制單元的有效控制。

1 概述

20世紀以來，全球汽車工業(yè)的不斷發(fā)展導致地球環(huán)境惡化，各國都面臨著能源危機，環(huán)境污染的問題。這也促使了各個國家開始大規(guī)模投資在新科技、新能源領域，以解決目前的危機。在上個世紀90年代美國開發(fā)一批電動汽車樣車，得到了廣泛的好評。電動汽車的結構簡單，操控系統(tǒng)靈活，設計新穎出色，更重要的是對環(huán)境沒有任務污染物的排放。稱為目前代替?zhèn)鹘y(tǒng)燃料的汽油機和柴油機的最佳替代品。這也成為各國爭相開展電動汽車技術創(chuàng)新的突破點。電動汽車的核心部件就是動力電池。為了維持一定的續(xù)航能力，保證電池在工作過程中的安全性，需要我們加強對電動汽車電池管理系統(tǒng)的研究，做好電池管理系統(tǒng)與汽車總線控制系統(tǒng)的銜接。

2 電池管理系統(tǒng)功能分析

電池管理的主要目的是能夠對電動汽車動力電池的工作狀態(tài)進行實時監(jiān)控，可以最大限度的使用電池能量，提高單位體積電池組的能量比;在提高蓄電池續(xù)航里程的前提下，增加電池的使用時間。目前，多數(shù)電池管理系統(tǒng)都采用集成化模塊，電動汽車動力電池對于電池的使用安全性和穩(wěn)定性具有較高要求，因此，電池管理系統(tǒng)結構的設計功能直接影響動力輸出與續(xù)航里程。為了滿足電動汽車對電池管理的功能要求，我們從五個方面來說明電池管理系統(tǒng)的主要作用，見圖1。

由于動力電池本身性質的差異，以及在生產(chǎn)和裝配環(huán)節(jié)的誤差，導致每一單格電池的存電量、輸出電壓、端電壓、端電流等出現(xiàn)不同程度的差異性。這些單格電池之間的差異會影響到整個電池組的電量輸出等關鍵參數(shù)，也對動力電池組使用的時間有所縮短。隨著電動汽車用電設備和部件的增多，要求電池管理系統(tǒng)不斷完善和增加部分功能，對電池管理系統(tǒng)的結構設計進一步的優(yōu)化，使電池管理系統(tǒng)在功能上具有更大的擴展性，在運行上可以更加方便操作。

3 電池管理系統(tǒng)設計

電池管理系統(tǒng)結構進行初步優(yōu)化和重新設計后，將嵌入式平臺引入控制單元。對電池管理系統(tǒng)的運行程序進行調(diào)試后，總結該系統(tǒng)特點如下：

①集成性較高性能優(yōu)良的英特爾處理器，該處理器低功率損耗;②電池管理系統(tǒng)采用的先進的Windows 系統(tǒng)，方便用戶進行數(shù)據(jù)傳輸與溝通;③系統(tǒng)具有良好的擴展功能和內(nèi)部存儲功能，允許高層通信協(xié)議的運行。④該系統(tǒng)能夠將CAN總線與RS232串行通信結合在一起，對電池管理實施綜合管理，構成了兩種動力電池不同管理方案。

兩種電池管理系統(tǒng)的設計結構方案不同點在于，運行網(wǎng)絡與節(jié)點之間的數(shù)據(jù)通信方式。第一種設計方案采用的是CAN總線通信技術，這種管理系統(tǒng)操作可以實現(xiàn)一點對多點之間的數(shù)據(jù)通信，也可以是多點對多點進行通信，傳輸速率快，效率高，可以滿足不同電池組的控制系統(tǒng)。第二種方案的設計較為簡單，只需要一個電路系統(tǒng)監(jiān)控板來與串行接口連接，一個電池組連接一塊監(jiān)控板，實施單點對單點的管理模式，結構簡單，管理直接方便。數(shù)據(jù)傳輸準確快速。但是，不能滿足多組電池同時管理的數(shù)據(jù)傳輸需求。

本系統(tǒng)按照方案二進行初步設計，并不斷在完善功能。這種單一的電池管理系統(tǒng)結構特點是，依托嵌入式數(shù)據(jù)通信平臺，將監(jiān)控板與采樣板用RS232串行接口連接，用來監(jiān)控電池電壓電流等數(shù)據(jù)，采樣板與主控制器之間采用1-Wire總線通信。

4 采樣板設計

電池管理系統(tǒng)中需要在第一時間將電池的工作參數(shù)采集到主控制單元中，這樣就要將采樣板直接設計為電池組的固定板上。相當于電池組自我管理系統(tǒng)。電池采樣板中的核心部件是DS2770。這是達拉斯半導體公司生產(chǎn)的一種用來計算電池剩余電量的集成基礎電路。采樣板可以通過1-wire的數(shù)據(jù)接口將采集到的電池的各種參數(shù)信號傳遞到主控制器，并存儲到處理單元的存儲器中。

如果檢測控制系統(tǒng)內(nèi)部電流，則需要計算引腳S1和S2兩者之間在工作時的電壓之差。

5 電池管理系統(tǒng)控制程序實現(xiàn)

利電池管理系統(tǒng)的主要作用是對電池組進行動態(tài)監(jiān)控和充電放電程序的控制。系統(tǒng)要實現(xiàn)充電時可以對充電電流進行監(jiān)控，將監(jiān)控的數(shù)據(jù)存儲到控制器內(nèi)。鋰離子電池組管理系統(tǒng)采用的是嵌入式管理系統(tǒng)，可以堅持單片機和采樣板的數(shù)據(jù)上傳到控制單元。圖5是對電池系統(tǒng)的各項參數(shù)的檢測過程，看以看出監(jiān)控系統(tǒng)主要檢測單體電池的平均電壓、平均電流、平均溫度等參數(shù)。