新能源汽车电池管理采集子系统及其控制方法

摘要：近年来，人们环保意识的增强，使得新能源汽车必将成为逐渐代替传统燃油汽车的全新交通工具，而对于新能源汽车来说，其内部的电池组则是整个汽车构造中的核心所在，为了确保电池管理能够满足新能源汽车的使用要求，就需要科学设计电池管理采集子系统，明确科学的控制方法。鉴于此，本文便对新能源汽车电池管理采集子系统及其控制方法开展深入的研究。

关键词：新能源汽车;电池管理;采集;控制方法

引言：

一直以来，由于汽车都是以燃油作为驱动原料的，而燃油在燃烧过程中会产生大量有害气体，这些有害气体在排放到外界后便会严重污染空气。因此为了解决空气污染问题，就必须要利用其他能源来代替燃油能源，这也使新能源汽车得以应运而生。因新能源汽车主要是以电力为驱动，因此加强其电池管理是非常必要的，需要确保汽车在行驶过程中能夠对电池的使用信息进行实时采集，并采取科学的控制方法来确保电池的合理使用。为此，以下便对新能源汽车的电池管理采集子系统的构造进行探讨，在此基础上分析其具体的控制方法。

一、新能源汽车电池管理采集子系统的构造

在新能源汽车电池管理采集子系统中需要应用到均衡处理算法与均衡算法识别，在该子系统中包含有多种模块来实现其采集功能，具体有MCU模块、单体电压采集/放电电路、温度采集模块、LTC6802模块、CAN通信模块、整组与半组采集电路、地址设置模块、数字光耦隔离模块以及电源管理模块。在电源管理模块中，其主要是对电池中的电源进行管理，该模块包含有12V转5V的电源处理电路以及12V的电源处理电路。在单体电压采集/放电电路中则由电池均衡放电电路与RC滤波器两个部分组成，其中电池均衡放电电路包括稳压二极管D3、电阻R4、电阻R6以及三级管Q2所组成，RC滤波器则包括电容C2与电阻R5。在整组与半组采集电路中，其是由两组分压电阻网络所组成，每组分压电阻网络均由六个电阻所构成。在温度采集电路中，则包括两个分路的温度采集电路，这两个分路是相同的，其分别对应着相应的外端口，并且各个分路中的温度传感器均为8个。在新能源汽车电池管理采集子系统中，MCU模块中包含有8位微控制器，而标准芯片则是R8C21237芯片，外设于R8C21237芯片的主要有16位定时器、电压检测电路、检测定时器、8位多功能定时器、振荡器、时钟同步串行接口以及上电复位电路，此外还设有芯片选择时钟同步串行接口、UART、10位A/D转换器、IIC总线接口，模块则配备了CAN模块以及LIN模块，其中MCU模块的工作最大频率可达到20MHz，I/O引脚则包括48个，数据闪存在子系统中的嵌入数量为2块。在新能源汽车电池管理子系统中，大量的电池组单元和温度传感器单元都与中央控制器相连，并且风扇、显示屏、车身搭铁、高压继续器、电机控制器、电阻丝、分流器、充电器也同样与中央控制器进行连接，以便于中央控制器对这些元件进行控制。在中央控制器中，其CAN节点共有四路，并且各个CAN节点均和对应的4个电池管理采集装置相连接，这就使其能够最高完成256个温度采集、192节单体电池电压采集、16个半组电压采集和16个整组电压采集的工作。

二、新能源汽车电池管理采集子系统的控制方法

对于新能源汽车电池管理采集子系统的控制方法来说，其具体控制步骤如下：第1步，新能源汽车在通电后会自动启动电池管理采集子系统，该子系统会将内部电池管理模块进行启动，并为LTC6802模块提供电能，同时初始化MCU模块中的R8C21237芯片、外围设备和状态设定。第2步，对两个16位定时器进行初始化，具体定时分别为20ms与50ms。第3步是MCU模块会利用SPI总线将采集命令发送到LTC6802模块的A/D转换电路中，以此对12路单体电压、半组以及整组电压进行模拟信号采集，然后进行信号转换，使其成为数字信号，这些过程都会在20ms的计时期间完成。第4步是每间隔20ms都会在MUC模块寄存器标志位置位进行计时，此时程序会采取中断响应措施，如不采取该措施则会自动跳转至第10步骤。第5步是程序在中断响应以后，会对定时器进行重新初始化，以此开始新一轮的计时。第6步是MCU模块会对LTC6802模块中的电压值进行获取，然后对LTC6802模块采集以及A/D软换电压数据功能进行再次启动。第7步是MCU模块对温度传感器的检测数值进行读取。第8步对采集两次标志置位进行判断，以确定电压、温度等数据的采集次数是否达到两次，如果达到两次则进行第9步，如未达到两次则进行第10步。第9步是进行新一轮的采集次数标定，并对数据的两次采集平均值进行计算，程序达到20ms定时后进行自动中断响应。第10步是在50ms计时期间，程序在达到50ms时会自动进行中断响应，如未中断响应则进行第13步。第11步是中断响应后会对定时为50ms的定时器进行重新初始化，以便于重新进行新一轮的计时。第12步是MCU模块利用CAN通讯模块对各路电压及温度的平均值进行计算，然后发送至中央控制器。第13步是对CAN通讯模块的命令响应性进行判断，如该模块响应，则执行第14步，反之则执行第15步。第14步是实施标定处理。第15步是对采集的数据能否达到均衡处理算法的执行要求进行判断。第16步是对均衡算法识别进行执行。第17步是对能否实施均衡处理进行判断。第18步是对均衡处理算法进行执行。第19步是当系统需要低功耗运行时，采集子系统会自动断电，并执行第4步，以使程序能够循环运行。

三、结语

本文对新能源汽车电池管理采集子系统及其控制方法进行了阐述，当然，在此过程中仍旧有许多细节有待完善，而这便需要更多的研究人员能够集思广益，充分发挥创新精神，以此设计出更加先进的电池管理采集子系统，从而进一步促进我国在新能源汽车方面的技术进步。

参考文献

[1]侯海. 新能源汽车电池管理系统的设计分析[J]. 南方农机，2020，51（14）：177-178.

[2]王志辛. 新能源汽车电子控制的关键性技术研究[J]. 价值工程，2019，38（01）：108-110.

作者简介：李兴强（1989年1月），性别：男，民族：汉，籍贯：四川，学历：大学本科，毕业院校：重庆三峡学院，毕业专业：机械制造与设计及其自动化，研究方向：汽车新能源技术，工作单位：重庆信息技术职业学院.