基于CAN总线的分布式电池管理系统

　　1 前言

　　随着高科技及其产业的迅速发展，大存储容量的电池组能源系统已经越来越被人们所重视，在很多领域中都得到广泛地应用，如在汽车产业发展的新方向、新热点——电动汽车及混合动力车的研究及产业化中，将作为车载能源的主要供给者。

　　蓄电池组是由一定数量的单体电池串联组成的，它可以进行百次至千次的充放电;在使用中必须注意其各个单体电池的各种特性、电池温度、电池的剩余电量及总电流等参数，因为这些参数直接影响电池的使用寿命，必须做到优化运行和有效监控，防止电池出现过充、过放及温度过高等问题，从而延长电池的使用寿命和降低成本，特别是提高电池的可靠性。可以把给电池组配套的电子、控制及数字技术称为数字“电池电子技术”。同样在汽车的电子、数字技术中，已经使用多个CPU完成各种参数、功能的控制问题，考虑汽车的安全性，运行必须十分可靠，于是发展了并联的独立多个系统结构，再由现场总线联接，组成统一的大系统。

　　2 分布式结构的管理系统

　　2.1 系统结构

　　系统要实现不同类型的多种功能，集中的或中央处理方式无法满足安全性要求，自然要采用分布式结构 ; 系统的工作环境恶劣，常处于强电磁干扰及脉冲电流的干扰下，为了确保可靠性，考虑采用和发展了高性能CAN现场总线作为通讯系统;而且CAN总线在汽车上已使用很久，具有很强的抗干扰性，同时该技术比较成熟，已成为汽车使用通讯的标准。因此，在系统的内部通讯以及跟外部通讯都采用CAN总线来实现。

　　本分布系统是以CPU80C552为公用模块平台来设计的，由于CPU存储空间及运算的有限性，必须采用多CPU来分别实现管理系统所需的各种功能。完成的基本系统由四个模块并行组成：数据采集、均衡充电、电量估计及通讯显示;各个模块分别实现其功能，通过CAN总线进行数据通讯，能够实现单电池电压、总电压、充放电电流、温度的采集和测量，电量估算。同时，系统还具有很强的扩展性，可以进行具体的电池诊断和电池安全性能保护等功能的研究和开发。在锂电池的管理系统中，108只电池采用9块测量主板，再加上4块基本板，共计13块板。

图1 电池管理系总体结构图

　　2.2 管理系统主模块的设计

　　系统的主要功能包括数据采集、电量估计及显示诊断等。由于80C552具有8路10位A/D转换的功能，因此，采集模块先采用线性光耦法测量单电池的电压，通过其4个A/D口将模拟量转换为数字量存入存储器，温度测量采用单总线技术，使用Dallas数字芯片来测量温度，该芯片具有12位的精度等级，能非常准确地测量到系统的温度。总电压、电流信号通过特殊的传感器将其信号转换为0～10V的信号，通过14位的A/D转换器件转换为数字量存入系统。