基于單片機(jī)的純電動(dòng)汽車蓄電池組電壓采集方案設(shè)計(jì)

周 全

(安徽國(guó)防科技職業(yè)學(xué)院，安徽六安 237011)

純電動(dòng)汽車蓄電池作為純電動(dòng)汽車的能源提供裝置，其運(yùn)行狀態(tài)對(duì)純電動(dòng)汽車有著重要的影響，純電動(dòng)汽車蓄電池也稱蓄電池組，由很多個(gè)單體電池組成，以磷酸鐵鋰電池組為例由近百個(gè)單體電池組成，其單體電池電壓的檢查較為繁瑣，本文以單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)了一種蓄電池組單體電池的電壓檢測(cè)方案。

一 硬件電路方案設(shè)計(jì)

蓄電池電壓測(cè)量的困難在于磷酸鐵鋰電池單體電池?cái)?shù)量較多，需對(duì)每個(gè)單體電池進(jìn)行電壓測(cè)量。在傳統(tǒng)測(cè)量方法中，多采用如圖1所示電壓測(cè)量方法。

圖1 傳統(tǒng)電壓測(cè)量電路

該方法原理較為簡(jiǎn)單，對(duì)每個(gè)單體電池采用獨(dú)立的電路進(jìn)行測(cè)量，結(jié)果采用多路選擇開關(guān)送到MCU運(yùn)算處理。在本設(shè)計(jì)中進(jìn)行了改進(jìn)，如圖2所示。

在該方案中，只需采用一組采樣電路即可，對(duì)單體電池電壓的分時(shí)采集采用開關(guān)控制，開關(guān)由單片機(jī)控制的光繼電器控制。由于采樣的單體電池較多，一般的純電動(dòng)汽車中磷酸鐵鋰電池由近百個(gè)單體電池組組成，因此對(duì)每個(gè)單體電池采樣需要同樣多的光繼電器。

本設(shè)計(jì)中以90個(gè)單體電池組成的蓄電池組為例，需要

圖2 改進(jìn)的電壓測(cè)量電路

單片機(jī)控制90組光繼電器，若每個(gè)I/O口控制一個(gè)繼電器，采用AT89C52單片機(jī)需要至少用3個(gè)，若采用一個(gè)單片機(jī)的話需要擴(kuò)展I/O口。在本設(shè)計(jì)中采用三八譯碼器74138來擴(kuò)展I/O口，將單片機(jī)的每組I/O口分為高四位和低四位，每四位可控制兩個(gè)譯碼器，則實(shí)現(xiàn)將I/O口增加3倍，這樣使用一個(gè)單片機(jī)即可滿足需要，同時(shí)為了區(qū)分采集的電池，對(duì)每個(gè)電池進(jìn)行編號(hào)，利用P3.0口發(fā)送區(qū)分號(hào)碼的頻率信號(hào)。如圖3為單片機(jī)擴(kuò)展端口的連接示意圖。

圖3 單片機(jī)擴(kuò)展端口示意圖

二 軟件方案設(shè)計(jì)

本方案以90個(gè)單體電池組成的蓄電池組為例，程序設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮電壓的分時(shí)采集，為區(qū)分采集的電壓的單體電池序號(hào)，采用頻率和序號(hào)對(duì)應(yīng)的方法，即采集某個(gè)單體電池電壓時(shí)發(fā)送和該電池序號(hào)對(duì)應(yīng)的頻率以區(qū)分序號(hào)。

程序流程圖如圖4所示。

圖4 電壓測(cè)量程序流程圖

輸出移位，即繼電器控制信號(hào)輸出子程序框圖如5所示。

三 結(jié)束語(yǔ)

本方案設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)單片機(jī)對(duì)蓄電池組的單體電池實(shí)現(xiàn)分時(shí)采集控制，可作為蓄電池組電壓采集的下位機(jī)實(shí)現(xiàn)方案，具體的電壓數(shù)據(jù)顯示及分析可利用上位機(jī)的MCU控制顯示裝置完成，也可由上位機(jī)虛擬儀器分析軟件來實(shí)現(xiàn)。

圖5 輸出移位子程序框圖

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