面向电动汽车蓄电池组的状态信号检测系统设计

2018-12-21舒泽芳

机电信息 2018年36期

舒泽芳王娟

（贵阳学院机械工程学院，贵州贵阳550005）

0 引言

蓄电池技术是电动汽车的三大核心技术之一，蓄电池的工作状态直接影响到电动汽车的整体工作状况。目前，电动汽车蓄电池组均是以蓄电池单体串联方式构成的，通常包含几十块甚至上百块单体蓄电池。蓄电池组的整体工况由每一个蓄电池单体共同决定，而且实践数据显示，电池组的容量由其中工况最差的一个单体来决定[1]。

本文提出了一种基于LIN总线的面向电动汽车蓄电池组的状态信号检测系统，系统由主控制节点和分布式多个从检测节点构成，各节点以微芯公司的PIC单片机为控制核心，外围包括相关电流和电压检测电路、时钟和电源电路，共同实现各单体电池工作状态的分布式检测。

1 系统结构和原理

检测系统由主节点检测模块通过LIN总线和从节点检测模块组成，检测系统的结构框图如图1所示。

图1 检测系统结构框图

从节点检测模块通过电压传感器和电流传感器对单个电池电压和电流进行检测，获取检测数据后，通过相应的信号调理电路送至从节点单片机，从节点单片机获取相应的数据后通过LIN总线驱动电路送至主节点检测模块中的单片机进行存储和显示。

2 系统硬件电路设计

系统硬件电路包括主节点硬件和从节点硬件，主节点硬件部分包括PIC18F6520微控制器最小系统、LIN驱动接口电路、数显电路三部分，其硬件电路原理图设计如图2所示。

检测系统中LIN总线主节点微控制器采用PIC18F6520芯片，利用RD端口对液晶12864进行数据写入，RE0/RE1进行12864的读写控制。PIC18F6520芯片和LIN总线接口之间采用MCP201芯片作为驱动接口芯片，利用PIC18F6520的UART接口作为接收和发送数据端口。微控制器外围的时钟和晶振电路采用数据手册的推荐设计[2]。

LIN总线的从节点完成蓄电池单体电压和电流信号的采集传送，微控制器采用PIC16F877芯片；电压信号采集通过CHV-25P型闭环霍尔电压传感器模块完成，其测量电压范围0～75 V，输出电压范围为0～5 V，两者为线性关系；电流信号采集通过开合式电流互感器SCT010T-100DV实现，其测量电流范围为0～100 A，输出电压范围为0～5 V，两者均为线性关系；LIN总线驱动接口采用MCP201芯片。从节点硬件原理图设计如图3所示。

图3 从节点硬件原理图

3 系统软件设计

检测系统软件包括主节点软件和从节点软件，主从节点软件中均包含LIN总线通信部分，LIN总线通信属于低速串行通信，其通信帧的格式符合UART格式，波特率根据软件进行设置，其基本通信原理如图4所示[3]。

LIN总线的拓扑结构由单主节点和多从节点构成，主节点中包括主任务软件和从任务软件。通信帧由帧头和响应构成，每次通信由主任务发起，由软件控制UART中的TXD引脚送出帧头中的间隔场、同步场和标识符场，同步场的数据由协议定义为0X55即B01010101，从节点接到此同步数据后，对从节点自身进行波特率设定，以同步主节点。从任务在接收到帧头后，根据标识符场的要求发送相应的响应。

主节点的软件部分包括系统初始化部分、LIN总线通信部分、12864液晶驱动部分，其软件流程图如图5所示。