純電動汽車電池管理系統通訊硬件關鍵技術研究

蘇文芝 　牛鑫

摘 要：當下，節能減排成為國家治理空氣污染的首要目標和人民的熱切期望。和傳統燃油汽車相比，新能源汽車能大大減少尾氣排放，成為交通領域節能環保新方向。一套完整的電池管理系統能夠實現電池的狀態監測、信息交互、安全保護，確保電動汽車運行過程中能量利用的安全、合理與高效。文中對純電動汽車電池管理系統通訊硬件關鍵技術進行探討。

關鍵詞：新能源；電動汽車；BMS；動力電池管理；通訊硬件

中圖分類號：TP399

電動汽車BMS主要包含電池信息采集、剩余電量估算、電氣控制管理、電池安全保護、數據通信顯示等功能。

一、電池管理系統的總體設計方案

BMS兩項關鍵技術——SOC估算算法與均衡控制技術。

電池管理系統分為以下幾個部分：主控板、電池信息采集板、電池包、均衡板等。主控制板根據實際需求，設計中包含最小系統、供電電路、AD采集電路、檢測電路、溫度監測、繼電器控制電路、總線通訊電路、通信電路等硬件資源。本文著重介紹純電動汽車電池管理系統中的通訊硬件關鍵技術。

二、電池管理系統的硬件設計

（一）主控制板硬件電路設計

電池管理系統主控板集成了DSP最小系統、電源供電電路、AD采集電路、IO輸出電路以及CAN通信電路、SPI通信電路等。本文以CAN通信電路、SPI通信電路等為主介紹。

（二）CAN通訊電路

CAN通信是BMS中重要通信單元，負責和其它設備的信息傳輸。系統采用DSP內部自帶的eCAN控制模塊，CAN收發器采用PCA82C250CAN收發器芯片，然后經過光電耦合門電路芯片6N137實現帶隔離的CAN總線通訊，接線設計在綜合接口CN1的1、2口，具體電路如圖1所示。

1）CAN-H（CN1-1）和CAN-L（CN1-2）分別與CAN總線的高、低線束連接；

2）在電路板上已經對CAN總線部分進行了電氣隔離；

3）CN1-1和CN1-2之間在電路板上匹配了CAN總線終端電阻，該電阻裝配與否及阻值大小可由用戶定制，默認裝配，阻值為120Ω；

（三）SPI通訊電路

SPI通訊主要用在主控板與采集板的數據通訊，由于DSP2812上集成了一路SPI接口，故只需將引腳引出。該接口一共包括5根通信線，分別為SIMO（主器件數據輸出，從器件數據輸入）、SOMI（主器件數據輸入，從器件數據輸出）、SCLK（同步時鐘信號）、CS（片選使能信號）以及共地信號。

（四）單體電壓采集電路

圖2中所示為一節電池的采集電路。電池組的采集電路同理。

（五）溫度檢測電路

LTC6802芯片提供兩路熱敏電阻溫度檢測接口，圖3是溫度檢測的信號調理電路，網絡標號LTC6802_VTEMP1和LTC6802_VTEMP2接到LTC6802芯片的溫度檢測引腳上，網絡標號VTEMP1和VTEMP2連接熱敏電阻器件。

三、小結

本文介紹了純電動汽車電池管理系統BMS硬件部分的設計，重點介紹各通訊硬件電路原理及設計等。對主控制板進行了最小系統等多種通信單元設計；對采集板進行了電池電壓采集、CAN通訊、SPI通信、溫度檢測等電路單元進行設計，為同期進行的電池管理系統主程序及各子程序代碼的具體實現、調試提供了保障。

參考文獻：

[1] 傅堯.基于主動均衡技術的電動汽車電池管理系統[J].北京航空航天大學出版社，2011：437-439.

[2] 郭軍.動力電池組能量智能單元動態均衡方法研究[D].重慶大學，2012，4.

作者簡介：

蘇文芝（1979-），女，漢族，河南安陽人，碩士，講師，研究方向：計算機應用、物聯網；

牛鑫（1976-），男，漢族，河南濟源人，碩士，講師，研究方向：電氣與自動控制。