电动汽车电池管理系统采集模块的设计.pdf

Designe Research设计。研究
电动汽车电池管理系统采集模块的设计
蒋情,金启前,由毅,冯峰
(浙江吉利汽车研究院有限公司,浙江杭州311228)
摘要:以飞思卡尔的8位单片机MC9S08DZ60、凌力特的长串电池组采集芯片LTC6802为核心部件,设计电动汽
车用电池管理系统的采集模块,包括硬件和软件设计,实现电芯电压、温度的实时精确采集功能、SI及CAN通信
功能,并验证该模块的性能有效、可靠。
关键词:电动汽车;电池管理;CAN总线
中图分类号:U463.633文献标识码:A文章编号:1003-8639(2014)05-0015-03
Design of Gathering Module for Battery Management System on Ev
JIANG Qian, JIN Qi-gian, YOU Yi, FENG Qing-feng
(Geely Automobile Research Institute, Hangzhou 311228, China)
Abstract To moni or the Ii battery pack of EV accurately and flexibly, a gathering module for battery management
system on EV is designed ased on Freescale microprocessor MC9S08DZ60 and inear multicell battery stack
noni or T 680, including he awae and software It can impement real-time data sampling of cell voltage
temperature and PI, CAN communication. The test indicates that the system performs effectively and reliably
Key words: EV; battery management; CAN bus
随着电动汽车行业的不断发展,电池系统在电
显然,LMCU是直接接触、管理电池的部件,
动汽车领域所起的作用越来越重要。目前,为了使功能和安全都需兼顾。本文设计的LMCU模块能较
电动汽车有更好的驾驶性能和更远的续航里程,电好地达到要求。
池包中往往会使用锂离子电池,并且串接数目高达
几十甚至上百串。面对大量的单体电池,有效并可
系统总体方案
靠地管理便成为电池管理的一个关键。
采集模块的核心器件是控制芯片MC9s08DZ60
如果把所有的单体电池都由一个模块管理,不(MCU)和采集芯片LTC6802。采集芯片可测量多达
但系统设计会非常复杂,产品的可靠性以及灵活程12个锂离子电池的电压,并且由被采集的锂电池供
度都会大大降低。为解决这个问题,将若干个单体电,总的测量误差可控制在0.25%以内。它有两路
电池组合成一个模组,每个模组由一个采集模块温度检测输入脚,能够连接2个温度传感器,实现
(图1)管理,称其为
个模组中两处温度的检测。
Local Module Control 8
MCU是一个8位的微处理芯片,能够实现数据
Unit(下文以LMCU代
运算、逻辑运算和控制处理,主要响应外部指令和
替)。有多少模组,就
处理采集芯片发来的数据。它带有 MSCAN模块,通
有多少LMCU,所有
过CAN总线与总线上其它控制器通信。
的LMCU再统一由一个
LTC6802和MCU都带有SP通信模块,二者的数
上级的控制器CBCU
据交换是通过SPI完成的。系统硬件框图如图3所示。
(Central Battery Contro
Unit)管理。CBCU
图1LMCU采集模块
与IMCU采用
信号
MCU
光耦
CAN
CAN
CAN总线的方式
词?、
总线
CBCU
通信。图2为电
内部
CDC
池包控制方案
CAN
LMCU1 ILMCU2-…… LMCUN
模块
电源隔离
图,这种分级式
的架构简化了电
模组1「模组2
模组
power
池包控制问题。
图2电池包控制方案图
图3系统硬件框图
收稿日期;2013-08-07;修回日期:2013-09-27
《汽车电器》2014年第5期参6
设计。研究 Desigarese
2硬件设计
连接到总线电缆。R16是终端电阻,一般取1200。
2.1电源模块
T是TVS管,在CAN总线或收发器任一端有大电压
整车为采集模块提供12V的电压,而采集模块波动时,大电压会导入此元件不致破坏另一端线
中的MCU、光耦隔离、信号隔离芯片都需要5V的路,等电压正常时,管子则恢复高阻抗状态。
电源,因此需要电源模块将12V电压转换成5V。电
源模块电路如图4所示。
TXDH
CAN GND
TXD
RS8 Ris CANGND
CANH
GND CANH
Raw Voltdetect
VCC CANL
CAN PP5
ACM1211
RXDIRXD Vref
CANGND
BAT PP12
Da Pwr_PP12
C
图6CAN通信电路
BAT GND
2
4
VGND
Pwr_PP12
Q
2
2.3温度采集
C2g
Pwr PP5
DンSRQ
R29
TC6802会给出3.075V的参考电压,检测一个
C28
Cao C
TLE4275
已知电阻和温度传感器对3.075V的分压值,上报给
VGND
GND
C
MCU,MCU通过分压值计算温度传感器当前的阻
图4电源模块图
值,查表可知对应的温度值。温度采集电路如图7
所示。以一路检测为例,LTC6802的5V参考电压输
图4中,熔断丝F1起保护作用,当有短路或其入给运放INA+脚,温度传感器一端搭鉄,一端连
它情况引起总电流过大时,嫆断丝熔断,保护后续在 Bat Vtemp2位置,即温度传感器和R1共同起分压
电路不受损。二极管D可以防止电源反接对电路中作用。LTC6802
的器件造成损坏。2个去耦小电容Cx和C2可以消除的温度电压检
Ul
高频干扰信号,钽电容C2和C用来吸收电压波动产测脚也连接在
Batvtemp
2
OUTA
生的尖刺,防止电器件被尖峰过电压冲击损坏。D。 Bat Vtemp2位置,ITC6802Vref
OUTB
是一个稳压管,当输入过压时,可把电压稳定在电这样就能检测
INA+ INB-
2 Localbat GND7レ
INB+
源芯片可承受的范围之内。ACM1211是共模滤波到温度传感器
器,它的阻抗值随着信号频率的增加而增大,能有上分得的电压。
图7温度采集电路<