探析單片機的純電動汽車電池管理系統(tǒng)

朱兆旭

【摘要】 隨著人們對環(huán)境保護的逐漸重視，純電動汽車的發(fā)展也漸漸在我們的視野中出現(xiàn)的越來越頻繁。有關(guān)純電動汽車的電池管理一直是純電動汽車發(fā)展道路上的一個難題。汽油燃燒產(chǎn)能帶來的環(huán)境影響過為嚴(yán)重，鉛蓄電池也會造成很多不可避免的污染。與傳統(tǒng)的鉛蓄電池相比，鋰電池存在著多方面的優(yōu)勢。鋰電池作為更加清潔環(huán)保的能源，越來越受到人們的青睞。本文就純電動汽車業(yè)的發(fā)展簡況、純電動汽車用鋰電池發(fā)展?jié)摿Ψ治?、鋰電池市場現(xiàn)狀分析、基于單片機的純電動汽車電池管理系統(tǒng)幾個方面就基于單片機的純電動汽車電池管理系統(tǒng)進行了討論。

【關(guān)鍵詞】 電動叉車 單片機 電池管理

電動汽車是用車載可充電蓄電池或其他鉛酸電池、鋰離子電池等能量儲存裝置來驅(qū)動的汽車，具有噪聲小、性能高、排放環(huán)保等特點。在當(dāng)今對環(huán)境保護越來越重視的情態(tài)下，純電動汽車得到了愈加廣泛地關(guān)注。純電動汽車電池管理系統(tǒng)的設(shè)計作為一個純電動汽車發(fā)展道路上的難題。其中，基于單片機的純電動汽車電池管理系統(tǒng)也成為了研究的重點。

一、純電動汽車業(yè)發(fā)展簡況

我國在上世紀(jì)70年代就研究出了純電動汽車，它是由Na-S電池驅(qū)動的，我國雖然很早就進行了純電動汽車的研發(fā)，但是國家真正開始看重純電動汽車的研究是在1992年，純電動汽車被列為“八五”國家科技攻關(guān)計劃，在之后的“九五”、“十五”期間，純電動車的研究越來越被重視，相繼成為重大科技產(chǎn)業(yè)工程項目并設(shè)立了生產(chǎn)基地，逐漸有了很好的成果。純電動汽車的研發(fā)主要在于三個方面：（1）電機控制器，（2）電池管理系統(tǒng)，（3）系統(tǒng)集成控制和車輛總設(shè)置。純電動汽車在過去幾年各研究單位的辛苦科研攻關(guān)下，逐漸克服了很多問題并得到了很大的進展。尤其是純電動客車，電池的性能、整車的設(shè)置、系統(tǒng)的集成等方面都有很大的進步，已經(jīng)基本達到了國際純電動大客車的水平。

二、純電動汽車用鋰電池發(fā)展?jié)摿Ψ治?/p>

目前鋰電池主要應(yīng)用于電子類產(chǎn)品，其中手機和電腦占有的比重較高，另外還有一些電動車和其他數(shù)據(jù)類型產(chǎn)品，但在未來五十年內(nèi)，鋰電池的增長主要來源于電動汽車等動力鋰電領(lǐng)域。純電動汽車的供電電池應(yīng)該滿足以下幾點需求：1、儲蓄電能的密度較高。高密度的電池可以使電池的儲能更多，從而使電動車一次充電可以行使更長的距離。2、能量輸出的密度較高。能量輸出的高密度可以使汽車的加速性能較高，爬坡不費力。3、電池壽命長，維修、保養(yǎng)費低。4、安全性能好。電動車比較適宜的電池類型選擇是鉛酸蓄電池、金屬氫化物鎳蓄電池和鋰離子蓄電池等。鋰離子蓄電池是現(xiàn)階段純電動汽車電池的研發(fā)重點，我國政府目前對鋰離子蓄電池的發(fā)展也十分重視，近年來也取得了不少進步，但是與發(fā)達國家的鋰離子蓄電池發(fā)展情況相比，我國在精度、設(shè)備、標(biāo)準(zhǔn)上仍存在著差距，主要是在生產(chǎn)的一致性上和知識產(chǎn)權(quán)上的問題。

三、鋰電池市場現(xiàn)狀分析

我國用于純電動汽車上的鋰離子蓄電池急需攻克的難題主要有以下幾點：1、電池能量密度低。傳統(tǒng)汽車用汽油可以達到的能量密度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于鋰離子鉛蓄電池的能量密度，這使得汽車的部分功能受到限制，達不到以往傳統(tǒng)汽車使用汽油時可以達到的功能優(yōu)勢。2、電池組價格高且壽命短。由于材料價格高和產(chǎn)量低的原因，我國電池組價格普遍較高。3、電池管理系統(tǒng)技術(shù)薄弱。SOC/SOH測試精度、均衡化充電等電池管理系統(tǒng)技術(shù)還不完善，還應(yīng)繼續(xù)加強對電池管理系統(tǒng)技術(shù)的開發(fā)和研究。

四、基于單片機的純電動汽車電池管理系統(tǒng)

本文采用基于飛思卡爾單片機系列單片機的鋰離子蓄電池管理系統(tǒng)，采用專用芯片，提升了電池的性能?？紤]上百節(jié)鋰離子蓄電池的不便性，電池組一般是被分成幾個模塊分別負(fù)責(zé)不同的功能供電。系統(tǒng)主要被分為主控模塊和監(jiān)控模塊。主控模塊采用PIC18F25K80芯片，他的控制性能較高、能耗較低；電源模塊加入了二極管，增強了反向保護，有利于系統(tǒng)的抗干擾性能的提高；檢測模塊包括單節(jié)電壓檢測模塊、總電壓和電流檢測模塊以及溫度檢測模塊。

主控模塊的運行流程主要分為以下幾步：首先是系統(tǒng)的初始化，當(dāng)初始系統(tǒng)的配置已經(jīng)運行完成后，進行電流的檢測和SOC的估算，這是主循環(huán)開始的第一步，之后再按總電壓和絕緣的檢測、信息處理、通信功能的運行（包括主從模塊、整車控制、顯示儀表）的順序進行循環(huán)。從控模塊在系統(tǒng)初始化之后，啟動DS18B20采樣，設(shè)置電池和數(shù)據(jù)信號之后進入判斷循環(huán)系統(tǒng)，時鐘信號上升，采集電池電壓、讀取數(shù)據(jù)，如果電池數(shù)目是一個確定的值，即結(jié)束循環(huán)，否則繼續(xù)按照這樣的操作進行下去直至符合標(biāo)準(zhǔn)為止。

總結(jié)：我國電動汽車的電池、以及電池管理系統(tǒng)已有了很大的進展，但在細(xì)節(jié)和技術(shù)上仍有待提高，以PIC單片機搭建基于CAN總線分布的電池管理系統(tǒng)是本文圍繞講述的重點案例，它具有很好的應(yīng)用效果，加以時日，它能在我國純電動汽車電池管理系統(tǒng)上達到更好的效果。

參 考 文 獻

[1]筒長穎， 陳富林.基于單片機的空調(diào)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計[J].裝備制造技術(shù).2010（05）

[2]吳琳， 楊林， 趙桂豐.基于單片機的溫度數(shù)據(jù)采集器現(xiàn)代電子技術(shù)[J]現(xiàn)代技術(shù).2008（19）

[3]李圣明， 曹玉強， 孫清基于RS—485總線的分布式測控系統(tǒng)[J]儀表技術(shù)與傳感器， 2009，11（8）：614-620.