纯电动汽车电池管理系统通讯硬件关键技术研究

苏文芝 　牛鑫

摘 要：当下，节能减排成为国家治理空气污染的首要目标和人民的热切期望。和传统燃油汽车相比，新能源汽车能大大减少尾气排放，成为交通领域节能环保新方向。一套完整的电池管理系统能够实现电池的状态监测、信息交互、安全保护，确保电动汽车运行过程中能量利用的安全、合理与高效。文中对纯电动汽车电池管理系统通讯硬件关键技术进行探讨。

关键词：新能源；电动汽车；BMS；动力电池管理；通讯硬件

中图分类号：TP399

电动汽车BMS主要包含电池信息采集、剩余电量估算、电气控制管理、电池安全保护、数据通信显示等功能。

一、电池管理系统的总体设计方案

BMS两项关键技术——SOC估算算法与均衡控制技术。

电池管理系统分为以下几个部分：主控板、电池信息采集板、电池包、均衡板等。主控制板根据实际需求，设计中包含最小系统、供电电路、AD采集电路、检测电路、温度监测、继电器控制电路、总线通讯电路、通信电路等硬件资源。本文着重介绍纯电动汽车电池管理系统中的通讯硬件关键技术。

二、电池管理系统的硬件设计

（一）主控制板硬件电路设计

电池管理系统主控板集成了DSP最小系统、电源供电电路、AD采集电路、IO输出电路以及CAN通信电路、SPI通信电路等。本文以CAN通信电路、SPI通信电路等为主介绍。

（二）CAN通讯电路

CAN通信是BMS中重要通信单元，负责和其它设备的信息传输。系统采用DSP内部自带的eCAN控制模块，CAN收发器采用PCA82C250CAN收发器芯片，然后经过光电耦合门电路芯片6N137实现带隔离的CAN总线通讯，接线设计在综合接口CN1的1、2口，具体电路如图1所示。

1）CAN-H（CN1-1）和CAN-L（CN1-2）分别与CAN总线的高、低线束连接；

2）在电路板上已经对CAN总线部分进行了电气隔离；

3）CN1-1和CN1-2之间在电路板上匹配了CAN总线终端电阻，该电阻装配与否及阻值大小可由用户定制，默认装配，阻值为120Ω；

（三）SPI通讯电路

SPI通訊主要用在主控板与采集板的数据通讯，由于DSP2812上集成了一路SPI接口，故只需将引脚引出。该接口一共包括5根通信线，分别为SIMO（主器件数据输出，从器件数据输入）、SOMI（主器件数据输入，从器件数据输出）、SCLK（同步时钟信号）、CS（片选使能信号）以及共地信号。

（四）单体电压采集电路

图2中所示为一节电池的采集电路。电池组的采集电路同理。

（五）温度检测电路

LTC6802芯片提供两路热敏电阻温度检测接口，图3是温度检测的信号调理电路，网络标号LTC6802_VTEMP1和LTC6802_VTEMP2接到LTC6802芯片的温度检测引脚上，网络标号VTEMP1和VTEMP2连接热敏电阻器件。

三、小结

本文介绍了纯电动汽车电池管理系统BMS硬件部分的设计，重点介绍各通讯硬件电路原理及设计等。对主控制板进行了最小系统等多种通信单元设计；对采集板进行了电池电压采集、CAN通讯、SPI通信、温度检测等电路单元进行设计，为同期进行的电池管理系统主程序及各子程序代码的具体实现、调试提供了保障。

参考文献：

[1] 傅尧.基于主动均衡技术的电动汽车电池管理系统[J].北京航空航天大学出版社，2011：437-439.

[2] 郭军.动力电池组能量智能单元动态均衡方法研究[D].重庆大学，2012，4.

作者简介：

苏文芝（1979-），女，汉族，河南安阳人，硕士，讲师，研究方向：计算机应用、物联网；

牛鑫（1976-），男，汉族，河南济源人，硕士，讲师，研究方向：电气与自动控制。