基于单片机的纯电动汽车电池管理系统设计
朱兆旭
【摘要】 随着人们对环境保护的逐渐重视，纯电动汽车的发展也渐渐在我们的视野中出现的越来越频繁。有关纯电动汽车的电池管理一直是纯电动汽车发展道路上的一个难题。汽油燃烧产能带来的环境影响过为严重，铅蓄电池也会造成很多不可避免的污染。与传统的铅蓄电池相比，锂电池存在着多方面的优势。锂电池作为更加清洁环保的能源，越来越受到人们的青睐。本文就纯电动汽车业的发展简况、纯电动汽车用锂电池发展潜力分析、锂电池市场现状分析、基于单片机的纯电动汽车电池管理系统几个方面就基于单片机的纯电动汽车电池管理系统进行了讨论。
【关键词】 电动叉车 单片机 电池管理
电动汽车是用车载可充电蓄电池或其他铅酸电池、锂离子电池等能量储存装置来驱动的汽车，具有噪声小、性能高、排放环保等特点。在当今对环境保护越来越重视的情态下，纯电动汽车得到了愈加广泛地关注。纯电动汽车电池管理系统的设计作为一个纯电动汽车发展道路上的难题。其中，基于单片机的纯电动汽车电池管理系统也成为了研究的重点。
一、纯电动汽车业发展简况
我国在上世纪70年代就研究出了纯电动汽车，它是由Na-S电池驱动的，我国虽然很早就进行了纯电动汽车的研发，但是国家真正开始看重纯电动汽车的研究是在1992年，纯电动汽车被列为“八五”国家科技攻关计划，在之后的“九五”、“十五”期间，纯电动车的研究越来越被重视，相继成为重大科技产业工程项目并设立了生产基地，逐渐有了很好的成果。纯电动汽车的研发主要在于三个方面：（1）电机控制器，（2）电池管理系统，（3）系统集成控制和车辆总设置。纯电动汽车在过去几年各研究单位的辛苦科研攻关下，逐渐克服了很多问题并得到了很大的进展。尤其是纯电动客车，电池的性能、整车的设置、系统的集成等方面都有很大的进步，已经基本达到了国际纯电动大客车的水平。
二、纯电动汽车用锂电池发展潜力分析
目前锂电池主要应用于电子类产品，其中手机和电脑占有的比重较高，另外还有一些电动车和其他数据类型产品，但在未来五十年内，锂电池的增长主要来源于电动汽车等动力锂电领域。纯电动汽车的供电电池應该满足以下几点需求：1、储蓄电能的密度较高。高密度的电池可以使电池的储能更多，从而使电动车一次充电可以行使更长的距离。2、能量输出的密度较高。能量输出的高密度可以使汽车的加速性能较高，爬坡不费力。3、电池寿命长，维修、保养费低。4、安全性能好。电动车比较适宜的电池类型选择是铅酸蓄电池、金属氢化物镍蓄电池和锂离子蓄电池等。锂离子蓄电池是现阶段纯电动汽车电池的研发重点，我国政府目前对锂离子蓄电池的发展也十分重视，近年来也取得了不少进步，但是与发达国家的锂离子蓄电池发展情况相比，我国在精度、设备、标准上仍存在着差距，主要是在生产的一致性上和知识产权上的问题。
三、锂电池市场现状分析
我国用于纯电动汽车上的锂离子蓄电池急需攻克的难题主要有以下几点：1、电池能量密度低。传统汽车用汽油可以达到的能量密度要远远高于锂离子铅蓄电池的能量密度，这使得汽车的部分功能受到限制，达不到以往传统汽车使用汽油时可以达到的功能优势。2、电池组价格高且寿命短。由于材料价格高和产量低的原因，我国电池组价格普遍较高。3、电池管理系统技术薄弱。SOC/SOH测试精度、均衡化充电等电池管理系统技术还不完善，还应继续加强对电池管理系统技术的开发和研究。
四、基于单片机的纯电动汽车电池管理系统
本文采用基于飞思卡尔单片机系列单片机的锂离子蓄电池管理系统，采用专用芯片，提升了电池的性能。考虑上百节锂离子蓄电池的不便性，电池组一般是被分成几个模块分别负责不同的功能供电。系统主要被分为主控模块和监控模块。主控模块采用PIC18F25K80芯片，他的控制性能较高、能耗较低；电源模块加入了二极管，增强了反向保护，有利于系统的抗干扰性能的提高；检测模块包括单节电压检测模块、总电压和电流检测模块以及温度检测模块。
主控模块的运行流程主要分为以下几步：首先是系统的初始化，当初始系统的配置已经运行完成后，进行电流的检测和SOC的估算，这是主循环开始的第一步，之后再按总电压和绝缘的检测、信息处理、通信功能的运行（包括主从模块、整车控制、显示仪表）的顺序进行循环。从控模块在系统初始化之后，启动DS18B20采样，设置电池和数据信号之后进入判断循环系统，时钟信号上升，采集电池电压、读取数据，如果电池数目是一个确定的值，即结束循环，否则继续按照这样的操作进行下去直至符合标准为止。
总结：我国电动汽车的电池、以及电池管理系统已有了很大的进展，但在细节和技术上仍有待提高，以PIC单片机搭建基于CAN总线分布的电池管理系统是本文围绕讲述的重点案例，它具有很好的应用效果，加以时日，它能在我国纯电动汽车电池管理系统上达到更好的效果。
参 考 文 献
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