电动汽车动力电池管理系统的研究

行通信对 数据监 测 的实时性 有一定 的影 响 ．为 进一 步提高 系统 的可靠性 和抗干扰 性能 ，作者提 出 一 种 电 池 管 理 系 统 ，采 用 主 从 式 结 构 ，以 具 有 高 可 靠性 的 ＣＡＮ总线 作 为各 节 点 间 的通 讯 标 准 ，而且 各单体 电池实行 单点 控 制．通过 采用 ＰＷＭ 分流 法 对各单体 电池 实现充 电均衡 ，减小 电池 间的不一致 性 ，从而 延长 电池组 的使用 寿命．
１ 电池 管理 系统 的 结构
电池管 理 系统 对 电池 组 的使 用进 行 监测 和控
收 稿 日期 ：２０１０一Ｏ１—１１ 基 金 项 目 ：河 南 省 教 育厅 自然 科 学 基 金项 目（２００４９２３０１０１） 作 者 简介 ：马 斌 强 ，１９７９年 生 ，男 ，河 南 灵 宝人 ，实 验 师 ，主 要 从 事机 械 电子 及 信 息技 术 方 面 研 究
马斌 强 ，张 宏伟 ，冯 朝 岭 ，郭 洁
，
（１．河南农业 大 学 ，河 南 郑 州 ４５０００２；２．郑 州中鑫数码信 息技术 有 限公 司 ，河 南 郑 州 ４５０００２；
３．河南教 育学院 ，河南 郑 州 ４５００４６）
摘 要 ：设 计 了一 种 以 ＰＩＣ１８ＦＸＸ８系列 单 片机 为核 心 的 电 池 管 理 系统 ．该 系统 引入 ＣＡＮ 总线 技 术 ，采 用 主 从 式 结
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｉｍ ｉｔｅｄ Ｃｏｍ ｐａｎｙ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ ４５０００２，Ｃｈｉｎａ；３．Ｈｅｎａｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｅ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，
．
Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ ４５００４６，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｍ ａｓｔｅｒ－ｓｌａｖｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｏｄｅ ｂａｔｔｅｒｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＣＡＮ ｂｕｓ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｔｈａｔ ｕｓｅｓ ＰＩＣＩ８ＦＸＸ８ Ｍ ＣＵ ａｓ ｔｈｅ ｃｏｒｅ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ．Ｅａｃｈ ｂａｔｔｅｒｙ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓ－
ｔｅｍ ｉｓ ｃｏｎｔｒｏｌｅｄ ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｌｙ．Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｐｒｏｖｉｄｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ ａｄｊｕｓｔｉｎｇ ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｖａｌｕｅ
ｗｉｔｈ ｔｈｅ ＰＷ Ｍ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｇｏｖｅｒｎｉｎｇ ｔｈｅ ｂａｔｔｅｒｙ ｖｏｌｔａｇｅ ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ＰＷ Ｍ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｄｕｒｉｎｇ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｃｕｒｒｅｎｔ ｃｈａｒｇｉｎｇ． Ｉｔ ｈａｓ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｅａｓｙ ｅｍ －
电动汽车 的行驶 里 程 与 动力 电池 的使 用 寿命 和性能 密切相关 ．研 究 发 现 ，单个 电池 的 寿命 远 比 电动汽车 中的 电池寿命 长 ，这 是 由于 电动 汽车 中电 池 自身存 在不一 致 性 ，充放 电过 程也 不 一 致 ，而不 断重复 的充放 电过程更 加剧 了不一致 现象 ，充 电少 的电池 寿命 缩短 ，引 起 整个 电池组 的寿 命缩 短 ． 如何 延长 电池使 用 寿命 是 亟 需解 决 的问题 ．目前 ， 已有 关 于动力 电池管理 系统 的研 究 ，多数管理 系统 采用 ＲＳ４８５和 ＲＳ２３２的物 理 接 口进 行 数 据 传 输 ， 串行 接 口有 传输 速度 慢 ，易 受 干扰 等快 ，抗 干扰 性 能 和 实 时检 测 可 靠 性 较 高 ．
关 键 词 ：电动 汽 车 ；动 力 电池 ；ＣＡＮ 总线 ；充 电 均衡
中图 分 类 号 ：ＴＰ２ｌ５
文 献 标 志 码 ：Ａ
Ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｂａｔｔｅｒｙ ｍ ａｎａｇｅｍ ｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ
第 ４４卷 第 ４期
２０１０年
８月
河 南 农 业 大 学 学 报
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈｅｎａｎ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
Ｖｏ１．４４ Ｎｏ．４ Ａｕｇ． ２０１０
文 章 编 号 ：１０００—２３４０（２０１０）０４—０４２８—０４
电动 汽 车动 力 电池 管 理 系统 的研 究
Ｍ Ａ Ｂｉｎ—ｑｉａｎｇ ，ＺＨＡＮＧ Ｈｏｎｇ．ｗｅｉ ，ＦＥＮＧ Ｃｈａｏ．１ｉｎｇ ，Ｇｕｏ Ｊｉｅ
（１．Ｈｅｎａｎ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ ４５０００２，Ｃｈｉｎａ；２．Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ Ｚｈｏｎｇｘｉｎ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ
第 ４期
马 斌 强 等 ：电动 汽 车 动 力 电池 管 理 系统 的研 究
制 （图 １）．控 制单 元 控 制 系统 的整体 运 行 ，它 采 用 巡检 的方 式通 过 ＣＡＮ总线 与相应 的监 测单 元进 行 通信 ，获得 电池组 中对 应 电池 的运行 状 况 ，并 对 所 有 电池 的反 馈信 息 进行 处 理 ，如 数据 对 比 、数 据 显 示 等 ，对 异 常 的 电 池 运 行 情 况 进 行 及 时 报 警 ，同 时 通过 ＣＡＮ总线对 相应 的监测 单元进 行充 电均衡 的 控制 ；监测单 元负 责 收集 电池 参数 数 据 ，执 行 控 制 单元 的命令 ．本 系 统 中每 节 单 体 电池 实 行 单 点 控 制 ，即每节 电池上 设 置一 个 检 测点 ，每个 检 测 点单 独配置 有信号 采 样 电路 、均 衡 电路 ，通过 监 测单 元 进行控 制 ，使 各检测 点相 互间完 全独立 ，互不 影 响．
ｂｅｄｄｉｎｇ，ｓｉｍｐｌｅ ｃｉｒｃｕｉｔ，ｆｅｗｅｒ ｅｘｔｅｒｎａｌ ｄｅｖｉｃｅｓ，ｓｔｒｏｎｇ ａｎｔｉ—ｊａｍｍｉｎｇ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ，ａｎｄ ｈｉｇｈ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ．
Ｋ ｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ；ｐｏｗｅｒ ｂａｔｔｅｒｙ ；ＣＡＮ ｂｕｓ；ｃｈａｒｇｉｎｇ ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ
构 设 计 方 法 ．利 用 ＰＷＭ 技 术 对动 力 电池 恒 电流 充 电过 程 中的 电 流 进 行 调 整 ，且 各 单 体 电池 实行 单 点 控 制 ，通过
ＰＷＭ 分 流 法 实现 充 电过 程 中对 各 单 体 电 池 的 电压 均 衡 控 制 ．该 系统 具 有 分布 式 、易嵌 入 的 结 构 ，硬 件 电路 简单 ，