新能源汽車電池管理采集子系統及其控制方法

摘要：近年來，人們環保意識的增強，使得新能源汽車必將成為逐漸代替傳統燃油汽車的全新交通工具，而對于新能源汽車來說，其內部的電池組則是整個汽車構造中的核心所在，為了確保電池管理能夠滿足新能源汽車的使用要求，就需要科學設計電池管理采集子系統，明確科學的控制方法。鑒于此，本文便對新能源汽車電池管理采集子系統及其控制方法開展深入的研究。

關鍵詞：新能源汽車;電池管理;采集;控制方法

引言：

一直以來，由于汽車都是以燃油作為驅動原料的，而燃油在燃燒過程中會產生大量有害氣體，這些有害氣體在排放到外界后便會嚴重污染空氣。因此為了解決空氣污染問題，就必須要利用其他能源來代替燃油能源，這也使新能源汽車得以應運而生。因新能源汽車主要是以電力為驅動，因此加強其電池管理是非常必要的，需要確保汽車在行駛過程中能夠對電池的使用信息進行實時采集，并采取科學的控制方法來確保電池的合理使用。為此，以下便對新能源汽車的電池管理采集子系統的構造進行探討，在此基礎上分析其具體的控制方法。

一、新能源汽車電池管理采集子系統的構造

在新能源汽車電池管理采集子系統中需要應用到均衡處理算法與均衡算法識別，在該子系統中包含有多種模塊來實現其采集功能，具體有MCU模塊、單體電壓采集/放電電路、溫度采集模塊、LTC6802模塊、CAN通信模塊、整組與半組采集電路、地址設置模塊、數字光耦隔離模塊以及電源管理模塊。在電源管理模塊中，其主要是對電池中的電源進行管理，該模塊包含有12V轉5V的電源處理電路以及12V的電源處理電路。在單體電壓采集/放電電路中則由電池均衡放電電路與RC濾波器兩個部分組成，其中電池均衡放電電路包括穩壓二極管D3、電阻R4、電阻R6以及三級管Q2所組成，RC濾波器則包括電容C2與電阻R5。在整組與半組采集電路中，其是由兩組分壓電阻網絡所組成，每組分壓電阻網絡均由六個電阻所構成。在溫度采集電路中，則包括兩個分路的溫度采集電路，這兩個分路是相同的，其分別對應著相應的外端口，并且各個分路中的溫度傳感器均為8個。在新能源汽車電池管理采集子系統中，MCU模塊中包含有8位微控制器，而標準芯片則是R8C21237芯片，外設于R8C21237芯片的主要有16位定時器、電壓檢測電路、檢測定時器、8位多功能定時器、振蕩器、時鐘同步串行接口以及上電復位電路，此外還設有芯片選擇時鐘同步串行接口、UART、10位A/D轉換器、IIC總線接口，模塊則配備了CAN模塊以及LIN模塊，其中MCU模塊的工作最大頻率可達到20MHz，I/O引腳則包括48個，數據閃存在子系統中的嵌入數量為2塊。在新能源汽車電池管理子系統中，大量的電池組單元和溫度傳感器單元都與中央控制器相連，并且風扇、顯示屏、車身搭鐵、高壓繼續器、電機控制器、電阻絲、分流器、充電器也同樣與中央控制器進行連接，以便于中央控制器對這些元件進行控制。在中央控制器中，其CAN節點共有四路，并且各個CAN節點均和對應的4個電池管理采集裝置相連接，這就使其能夠最高完成256個溫度采集、192節單體電池電壓采集、16個半組電壓采集和16個整組電壓采集的工作。

二、新能源汽車電池管理采集子系統的控制方法

對于新能源汽車電池管理采集子系統的控制方法來說，其具體控制步驟如下：第1步，新能源汽車在通電后會自動啟動電池管理采集子系統，該子系統會將內部電池管理模塊進行啟動，并為LTC6802模塊提供電能，同時初始化MCU模塊中的R8C21237芯片、外圍設備和狀態設定。第2步，對兩個16位定時器進行初始化，具體定時分別為20ms與50ms。第3步是MCU模塊會利用SPI總線將采集命令發送到LTC6802模塊的A/D轉換電路中，以此對12路單體電壓、半組以及整組電壓進行模擬信號采集，然后進行信號轉換，使其成為數字信號，這些過程都會在20ms的計時期間完成。第4步是每間隔20ms都會在MUC模塊寄存器標志位置位進行計時，此時程序會采取中斷響應措施，如不采取該措施則會自動跳轉至第10步驟。第5步是程序在中斷響應以后，會對定時器進行重新初始化，以此開始新一輪的計時。第6步是MCU模塊會對LTC6802模塊中的電壓值進行獲取，然后對LTC6802模塊采集以及A/D軟換電壓數據功能進行再次啟動。第7步是MCU模塊對溫度傳感器的檢測數值進行讀取。第8步對采集兩次標志置位進行判斷，以確定電壓、溫度等數據的采集次數是否達到兩次，如果達到兩次則進行第9步，如未達到兩次則進行第10步。第9步是進行新一輪的采集次數標定，并對數據的兩次采集平均值進行計算，程序達到20ms定時后進行自動中斷響應。第10步是在50ms計時期間，程序在達到50ms時會自動進行中斷響應，如未中斷響應則進行第13步。第11步是中斷響應后會對定時為50ms的定時器進行重新初始化，以便于重新進行新一輪的計時。第12步是MCU模塊利用CAN通訊模塊對各路電壓及溫度的平均值進行計算，然后發送至中央控制器。第13步是對CAN通訊模塊的命令響應性進行判斷，如該模塊響應，則執行第14步，反之則執行第15步。第14步是實施標定處理。第15步是對采集的數據能否達到均衡處理算法的執行要求進行判斷。第16步是對均衡算法識別進行執行。第17步是對能否實施均衡處理進行判斷。第18步是對均衡處理算法進行執行。第19步是當系統需要低功耗運行時，采集子系統會自動斷電，并執行第4步，以使程序能夠循環運行。

三、結語

本文對新能源汽車電池管理采集子系統及其控制方法進行了闡述，當然，在此過程中仍舊有許多細節有待完善，而這便需要更多的研究人員能夠集思廣益，充分發揮創新精神，以此設計出更加先進的電池管理采集子系統，從而進一步促進我國在新能源汽車方面的技術進步。

參考文獻

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[2]王志辛. 新能源汽車電子控制的關鍵性技術研究[J]. 價值工程，2019，38（01）：108-110.

作者簡介：李興強（1989年1月），性別：男，民族：漢，籍貫：四川，學歷：大學本科，畢業院校：重慶三峽學院，畢業專業：機械制造與設計及其自動化，研究方向：汽車新能源技術，工作單位：重慶信息技術職業學院.