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传统内燃机车因能源和环保等问题日益不能满足人们的要求,而电动汽车以节能环保、结构简单、易于普及等优点,得到了很大的发展,并被公认为是21世纪世界汽车工业改造和发展的主要方向。
目前在电动汽车中应用的电池组主要由多个单体电池串联而成,单体电池间的充放电性能差异很大,为了防止电池出现过充、过放及温度过高等问题,要求准确监测电池电量,及时对电量不足的电池进行充电。同时要实时监测电池温度,及时发现和处理温度异常的电池。这样才能延长电池使用寿命,提高电池工作可靠性。因此如何有效管理和监控电池成为电动汽车的关键技术之一,电池管理系统也在这种背景下应运而生,而且成为电动汽车的重要组成部分。
本文利用嵌入式技术和CAN总线技术,采用最小化系统的思路,设计了电动汽车电池管理系统。在保证最小化系统正常工作的前提下,可根据实际应用需要扩展至最大化系统。电池管理系统包括多个电池监控节点,CAN通讯网络和上位机。
首先,电池监控节点采用了模块化的设计思路,分为主芯片、参数采集模块、CAN通讯模块、串口通讯模块等。主芯片采用了ATmega16,参数采集模块采用了美国DALLAS公司的单总线技术,可直接测量电池电流、电压和温度,连线简单,性能可靠。
其次,建立了良好的数据传输通道。各电池监控节点采集电池参数之后可以通过CAN总线将数据送到主节点,主节点通过串口将数据送给上位机。反之,上位机也可发送控制参数绘主节点,由主节点转发给各个电池监控节点。
最后,利用S3C44BOX开发板搭建了上位机管理平台,在uC/OS-Ⅱ操作系统的支持下,能有效实现电池管理系统多种任务的调度。采用触摸屏技术,结合uC/GUI图形界面,能以列表、波形图等形式直观显示电池参数,同时省去了传统按键设计,直接在触摸屏上进行操控,人机交互更为友好。