新能源汽车电池管理系统

硬件设计▬电源模块 （1）系统电源模块设计
本文使用到的供电电源为车载24V转变成5V。
采用隔离电源模块得到电压检测、电流检测、绝缘监测、温度检测用供电电源。在电源输入前端加入二极管完成反向保护，两级滤波电路有利于系统的抗干扰性。
（2）主回路控制模块设计
BMS主控板给继电器提供驱动电源，MCU输出高低电平控制信号来控制驱动继电器闭合与断开，实现主回路继电器的吸合与开启。串行互锁控制方式，提高控制可靠性。
（3）电流采集电路设计
电池组在整车的实际工况中，电流的变化范围为-500A至+500A（精度:± 1A）之间，为了保证电流采集的精度，采用全范围等精度较高的分流器检测电池组总电流。信号经调整后送 MCU 外扩展的高速AD760进行数模转换，进而实现电流积分运算。
（4）电池电压采集电路设计
在实际工况中，随着电池组充放电的进行，电池组的电压不断变化，单体电池之间电压的一致性也会大大影响电池组的性能，所以有必要检测每个单体电池的电压。MCU内部的16位高精度ADC对单体电池电压进行模数转换，单体电池电压的检测精度为±3mV。为提高系统的抗干扰能力，模拟信号和数字信号之间全部采用光电耦合器进行隔离。 （5）温度采集电路设计
电池组温度也是影响电池组性能的重要参数，电池组温度过高或过低会造成电池组不可逆转破坏。系统的采集模块可对8个温度监测点进行测量和监视。本系统采用热敏电阻式温度传感器，温度检测精度为±1℃。 （6）绝缘模块
绝缘检测模块用来测试判定动力电池组与车体绝缘是否达标，通过测量直流母线与电底盘之间的电压，计算得到系统的绝缘电阻值。
绝缘模块和主控板MCU之间使用CAN进行通讯。CMU根据绝缘电阻值判别直流母线与电底盘之间的绝缘是否达标。 (7)CAN收发模块电路设计
系统采用CAN收发器来进行MCU与动力总成控制系统及其他控制器之间通信。CAN通信采用了共模扼流圈滤波等技术，通信抗干扰能力强，通信比较稳定。CAN通道采用MUC内部CAN及一个扩展的CAN控制器。
两个CAN通道完全支持CAN2.0B协议。系统对上端的CAN数据通讯采用国标《商用车控制系统局域网络(CAN总线)通信协议》规范。CAN收发器波特率为250kbps，数据结构采用扩展帧(29位ID值)。
主控模块和采集模块之间采用内部的CAN规约进行通讯，采集板的电池电压和温度信息发送给主控板。 6、系统软件设计▬主控模块
(1)主控模块
系统上电后，首先进行系统的初始化，对一些重要的参数进行赋值，对相关的外设进行配置和初始化。初始化完成后，进入主循环，在主循环里循环执 行电流检测和SOC计量、总电压与绝缘检测、数据处理与故障判断、数据存储、CAN0通讯、CAN1通讯和内部CAN通讯。 CAN0通讯为整车控制器及外设的通信通道。CAN1通讯为充电机、电池组数 据的通讯通道。内部CAN为主控模块与采集模块之间的数据通讯通道。 (2)数据处理与SOC估算
承担了电池管理系统核心的计算工作，包括电池组的SOC，高、低电池电压，高、低温度，电池充电策略，电池组异常报警等数据的分析计算。SOC估算在安时计量方法的基础上，采用电池的OCV-SOC曲线对SOC进行修正。 (3)采集模块
上电后先完成系统初始化，对一些重要的参数进行赋值，对相关的外设进行配置和初始化。初始化完成后，在主循环里执行电压检测、均衡控制、温度、检测、热管理等程序。模块对电池电压的数据采取了软件二次滤波措施，使单节电池电压数据的度得到了更稳定、更精准。
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