面向電動汽車蓄電池組的狀態信號檢測系統設計

舒澤芳 王 娟

（貴陽學院機械工程學院，貴州貴陽550005）

0 引言

蓄電池技術是電動汽車的三大核心技術之一，蓄電池的工作狀態直接影響到電動汽車的整體工作狀況。目前，電動汽車蓄電池組均是以蓄電池單體串聯方式構成的，通常包含幾十塊甚至上百塊單體蓄電池。蓄電池組的整體工況由每一個蓄電池單體共同決定，而且實踐數據顯示，電池組的容量由其中工況最差的一個單體來決定[1]。

本文提出了一種基于LIN總線的面向電動汽車蓄電池組的狀態信號檢測系統，系統由主控制節點和分布式多個從檢測節點構成，各節點以微芯公司的PIC單片機為控制核心，外圍包括相關電流和電壓檢測電路、時鐘和電源電路，共同實現各單體電池工作狀態的分布式檢測。

1 系統結構和原理

檢測系統由主節點檢測模塊通過LIN總線和從節點檢測模塊組成，檢測系統的結構框圖如圖1所示。

圖1 檢測系統結構框圖

從節點檢測模塊通過電壓傳感器和電流傳感器對單個電池電壓和電流進行檢測，獲取檢測數據后，通過相應的信號調理電路送至從節點單片機，從節點單片機獲取相應的數據后通過LIN總線驅動電路送至主節點檢測模塊中的單片機進行存儲和顯示。

2 系統硬件電路設計

系統硬件電路包括主節點硬件和從節點硬件，主節點硬件部分包括PIC18F6520微控制器最小系統、LIN驅動接口電路、數顯電路三部分，其硬件電路原理圖設計如圖2所示。

檢測系統中LIN總線主節點微控制器采用PIC18F6520芯片，利用RD端口對液晶12864進行數據寫入，RE0/RE1進行12864的讀寫控制。PIC18F6520芯片和LIN總線接口之間采用MCP201芯片作為驅動接口芯片，利用PIC18F6520的UART接口作為接收和發送數據端口。微控制器外圍的時鐘和晶振電路采用數據手冊的推薦設計[2]。

LIN總線的從節點完成蓄電池單體電壓和電流信號的采集傳送，微控制器采用PIC16F877芯片；電壓信號采集通過CHV-25P型閉環霍爾電壓傳感器模塊完成，其測量電壓范圍0～75 V，輸出電壓范圍為0～5 V，兩者為線性關系；電流信號采集通過開合式電流互感器SCT010T-100DV實現，其測量電流范圍為0～100 A，輸出電壓范圍為0～5 V，兩者均為線性關系；LIN總線驅動接口采用MCP201芯片。從節點硬件原理圖設計如圖3所示。

圖3 從節點硬件原理圖

3 系統軟件設計

檢測系統軟件包括主節點軟件和從節點軟件，主從節點軟件中均包含LIN總線通信部分，LIN總線通信屬于低速串行通信，其通信幀的格式符合UART格式，波特率根據軟件進行設置，其基本通信原理如圖4所示[3]。

LIN總線的拓撲結構由單主節點和多從節點構成，主節點中包括主任務軟件和從任務軟件。通信幀由幀頭和響應構成，每次通信由主任務發起，由軟件控制UART中的TXD引腳送出幀頭中的間隔場、同步場和標識符場，同步場的數據由協議定義為0X55即B01010101，從節點接到此同步數據后，對從節點自身進行波特率設定，以同步主節點。從任務在接收到幀頭后，根據標識符場的要求發送相應的響應。

主節點的軟件部分包括系統初始化部分、LIN總線通信部分、12864液晶驅動部分，其軟件流程圖如圖5所示。

圖4 LIN總線原理圖

圖5 主節點軟件流程圖

從節點的軟件部分包括系統初始化部分、LIN總線通信部分、電壓電流信號采集部分，其軟件流程圖如圖6所示。

4 結語

圖6 從節點軟件流程圖

通過利用LIN總線能將蓄電池多個單體的檢測從模塊連接至LIN總線主節點，實現多個蓄電池單體電壓電流的檢測和顯示，該系統的設計有助于蓄電池組整體狀態的監控、分析和管理。