电动汽车蓄电池组电池管理及其状态检测

3)集中／分布式检测法

为克服分布检测法和集中检测法的缺点，我们提出“局部集中”、“整体分布”的检测思路，即将全部电池分成若干个小组，每个小组用一个检测模块进行“集中式”检测，整个系统由若干个检测模块通过CAN总线连接而成。简言之，集中／分布式检测系统的实质就是检测单元部分模块化、本地化，数据靠总线传输。集中／分布式检测除了具有前两种方式的优点之外，还有以下主要优点：加强了组建系统的灵活性和扩充性；增加了系统的可靠性；具有较高的性价比。

对于铅酸电池，由于其单体电压较高、体积较大、数量较少，所以可给每2个或每4个电池配一个检测模块。而对于像锂电池这类单体电压较低、体积小但数量多的电池组，可将2～8个电池分为一组。图4是集中／分布式检测框图。



为了降低成本、缩小体积、简化电路，电池检测模块应由单片机完成。单片机选型的主要条件是：至少有4路10位精度以上的A／D转换器(因为一块电池至少需要电压和温度2路检测)；带有CAN总线控制器。

我们选用微芯公司(MICROCHIP)的PICl8系列用于前端的检测模块。该系列的PICl8F248／258和PIC18F2585／2680都是28脚双列直插封装，PIC18F248／2587蒂有5路10位A／D转换器；PICl8585／26801带有8路10位A／D转换器，并具有纳瓦电源管理技术使芯片的功耗进一步降低。PICl8F2585／2680还具有在线串行编程技术，允许单片机在嵌置到电路板之后进行编程，为使用提供了极大的方便。

在我们的课题中采用了24节12V铅酸电池，分为三组摆放在车内，两边的行李箱位置各摆放6节电池，尾部行李箱位置摆放12节电池，2节电池共用一个检测模块，即一个检测模块集中检测2块电池的状态。最后需要说明的是，由于温度传感器与电池没有电接触，所以检测示意图中没有画出温度检测部分，但每个检测模块都有温度检测功能。

为了克服模块从电池上持续取电的问题，我们将所有模块统一供电，由一个总开关控制。这就牵涉到供电回路与电池的隔离问题。为解决该问题，我们采用“桥电容”技术。图5是模块内部框图。“桥电容”的工作原理是这样的：MCU首先将双刀单掷开关K1合上，则电池对电容C1充电，由于时间常数很小，电容端电压很快达到电池端电压；然后MCU断开K1合上K2，从A／D上就可采集到C1的端电压，也就是电池的端电压；最后MCU断开K2。从而完成一次采集任务。另外，当模块不加电时，两组开关是断开的，模块不会从电池取电。可见，这种方式不但解决了参考点问题，而且完全隔离了电池与检测电路，其主要缺点是每个模块增加了两组可控开关。可控开关选用光耦继电器AQW212。模块的成本在200元左右，非常适合电动车辆的使用。各检测模块将数据通过CAN总线上传给主控机。由主控机进行处理并显示出来，供驾驶员参考。



3 结束语

(1)采用集中／分布式检测方法对蓄电池组参数进行检测，较好地克服了集中式和分布式检测方法存在的问题，更适合电动汽车电池组的检测。

(2)利用“桥电容”技术传递所采集的蓄电池电压信号，可有效地解决蓄电池和检测电路间的隔离问题。

(3)通过在24块12V铅酸电池组上的试验，由12个检测模块和1个主控机构成的集中／分布式检测系统工作正常，电压、电流和温度的检测数据准确、可靠，表明集中／分布式检测方法切实可行，具有较高的应用价值。