探析單片機的純電動汽車電池管理系統

朱兆旭

【摘要】 隨著人們對環境保護的逐漸重視，純電動汽車的發展也漸漸在我們的視野中出現的越來越頻繁。有關純電動汽車的電池管理一直是純電動汽車發展道路上的一個難題。汽油燃燒產能帶來的環境影響過為嚴重，鉛蓄電池也會造成很多不可避免的污染。與傳統的鉛蓄電池相比，鋰電池存在著多方面的優勢。鋰電池作為更加清潔環保的能源，越來越受到人們的青睞。本文就純電動汽車業的發展簡況、純電動汽車用鋰電池發展潛力分析、鋰電池市場現狀分析、基于單片機的純電動汽車電池管理系統幾個方面就基于單片機的純電動汽車電池管理系統進行了討論。

【關鍵詞】 電動叉車 單片機 電池管理

電動汽車是用車載可充電蓄電池或其他鉛酸電池、鋰離子電池等能量儲存裝置來驅動的汽車，具有噪聲小、性能高、排放環保等特點。在當今對環境保護越來越重視的情態下，純電動汽車得到了愈加廣泛地關注。純電動汽車電池管理系統的設計作為一個純電動汽車發展道路上的難題。其中，基于單片機的純電動汽車電池管理系統也成為了研究的重點。

一、純電動汽車業發展簡況

我國在上世紀70年代就研究出了純電動汽車，它是由Na-S電池驅動的，我國雖然很早就進行了純電動汽車的研發，但是國家真正開始看重純電動汽車的研究是在1992年，純電動汽車被列為“八五”國家科技攻關計劃，在之后的“九五”、“十五”期間，純電動車的研究越來越被重視，相繼成為重大科技產業工程項目并設立了生產基地，逐漸有了很好的成果。純電動汽車的研發主要在于三個方面：（1）電機控制器，（2）電池管理系統，（3）系統集成控制和車輛總設置。純電動汽車在過去幾年各研究單位的辛苦科研攻關下，逐漸克服了很多問題并得到了很大的進展。尤其是純電動客車，電池的性能、整車的設置、系統的集成等方面都有很大的進步，已經基本達到了國際純電動大客車的水平。

二、純電動汽車用鋰電池發展潛力分析

目前鋰電池主要應用于電子類產品，其中手機和電腦占有的比重較高，另外還有一些電動車和其他數據類型產品，但在未來五十年內，鋰電池的增長主要來源于電動汽車等動力鋰電領域。純電動汽車的供電電池應該滿足以下幾點需求：1、儲蓄電能的密度較高。高密度的電池可以使電池的儲能更多，從而使電動車一次充電可以行使更長的距離。2、能量輸出的密度較高。能量輸出的高密度可以使汽車的加速性能較高，爬坡不費力。3、電池壽命長，維修、保養費低。4、安全性能好。電動車比較適宜的電池類型選擇是鉛酸蓄電池、金屬氫化物鎳蓄電池和鋰離子蓄電池等。鋰離子蓄電池是現階段純電動汽車電池的研發重點，我國政府目前對鋰離子蓄電池的發展也十分重視，近年來也取得了不少進步，但是與發達國家的鋰離子蓄電池發展情況相比，我國在精度、設備、標準上仍存在著差距，主要是在生產的一致性上和知識產權上的問題。

三、鋰電池市場現狀分析

我國用于純電動汽車上的鋰離子蓄電池急需攻克的難題主要有以下幾點：1、電池能量密度低。傳統汽車用汽油可以達到的能量密度要遠遠高于鋰離子鉛蓄電池的能量密度，這使得汽車的部分功能受到限制，達不到以往傳統汽車使用汽油時可以達到的功能優勢。2、電池組價格高且壽命短。由于材料價格高和產量低的原因，我國電池組價格普遍較高。3、電池管理系統技術薄弱。SOC/SOH測試精度、均衡化充電等電池管理系統技術還不完善，還應繼續加強對電池管理系統技術的開發和研究。

四、基于單片機的純電動汽車電池管理系統

本文采用基于飛思卡爾單片機系列單片機的鋰離子蓄電池管理系統，采用專用芯片，提升了電池的性能。考慮上百節鋰離子蓄電池的不便性，電池組一般是被分成幾個模塊分別負責不同的功能供電。系統主要被分為主控模塊和監控模塊。主控模塊采用PIC18F25K80芯片，他的控制性能較高、能耗較低；電源模塊加入了二極管，增強了反向保護，有利于系統的抗干擾性能的提高；檢測模塊包括單節電壓檢測模塊、總電壓和電流檢測模塊以及溫度檢測模塊。

主控模塊的運行流程主要分為以下幾步：首先是系統的初始化，當初始系統的配置已經運行完成后，進行電流的檢測和SOC的估算，這是主循環開始的第一步，之后再按總電壓和絕緣的檢測、信息處理、通信功能的運行（包括主從模塊、整車控制、顯示儀表）的順序進行循環。從控模塊在系統初始化之后，啟動DS18B20采樣，設置電池和數據信號之后進入判斷循環系統，時鐘信號上升，采集電池電壓、讀取數據，如果電池數目是一個確定的值，即結束循環，否則繼續按照這樣的操作進行下去直至符合標準為止。

總結：我國電動汽車的電池、以及電池管理系統已有了很大的進展，但在細節和技術上仍有待提高，以PIC單片機搭建基于CAN總線分布的電池管理系統是本文圍繞講述的重點案例，它具有很好的應用效果，加以時日，它能在我國純電動汽車電池管理系統上達到更好的效果。

參 考 文 獻

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