引言

　　電動汽車的無(低)污染優(yōu)點,使其成為當代汽車發(fā)展的主要方向,。電動汽車的發(fā)展需要解決兩大難題,，即能量存儲和動力驅(qū)動。由于短期內(nèi)動力電池儲能不足的問題難以解決,，使能量管理技術(shù)成為電動汽車發(fā)展的關鍵,。在傳統(tǒng)充電技術(shù)中，常用的恒壓充電,、恒壓限流充電,、恒流充電等模式，都是由人工控制充電過程,大多存在著嚴重的過充電現(xiàn)象,。充電質(zhì)量的好壞，直接影響蓄電池" title="蓄電池">蓄電池的使用壽命,。而新型蓄電池智能管理系統(tǒng)的設計,，就是為了在線檢測動力電池狀態(tài)，提高充電質(zhì)量和效率,，使操作人員只擔任輔助性工作,。

　　管理系統(tǒng)的組成及硬件設計

　　本文設計的智能化管理系統(tǒng)是一種分布式、模塊化的車載電池監(jiān)控系統(tǒng),，它主要由主控模塊,、可控充電系統(tǒng)模塊、電壓采集子模塊,、溫度采集子模塊,、電流測量子模塊及顯示模塊構(gòu)成，通過LIN總線" title="LIN總線">LIN總線實現(xiàn)相互通信,。該管理系統(tǒng)原理框圖如圖1所示,。

圖1系統(tǒng)原理框圖

　　LIN總線通信電路

　　LIN總線的通信簡單,，方便，使智能電源管理系統(tǒng)與汽車的各系統(tǒng)之間既相互聯(lián)系又相對獨立,，從而克服了目前電池管理的漏洞,，能使汽車和汽車蓄電池的安全性和可控性得到大大的提高。圖2為其具體電路,，本設計中各個模塊均包含該電路,，以此實現(xiàn)信息共享和傳輸，本設計中實際通信波特率為1200bps,。其中,，pc817起到隔離作用，max1487保證收發(fā)信號在時間上錯開,。

圖2  LIN總線通信電路圖

　　電壓檢測電路設計

　　對多個蓄電池串聯(lián)的電壓測量方法主要有變阻分壓,，繼電器開關切換，分布式電壓測量3種方案,。本設計的檢測對象是4組并聯(lián),、每組為40節(jié)串聯(lián)的末端電壓為48V的電池組，其單節(jié)電池標稱電壓為1.2V,，主要用來檢測電池狀態(tài),，避免其中的單節(jié)壞電池影響使用，要求的精確度不是很高,。所以,，每個測壓模塊測量一組電池，即以每8節(jié)電池為一單元進行測量,?？紤]到工藝及成本，測壓電路采用變阻分壓與繼電器開關相結(jié)合的電路結(jié)構(gòu),。

　　如圖3所示,，U1~U5為分壓后電平，分別連接在單片機" title="單片機">單片機帶A/D轉(zhuǎn)換功能的PC0-PC4口,，完成電壓采樣,。在進行可調(diào)電阻R1和固定電阻R2的參數(shù)選擇時，其分壓應保證Ui≤5V,，即對第i路采樣,，其中，Umax為單元電池組的最大電壓,。 本設計采用繼電器開關,，用以檢測模塊不工作時是否徹底與電池組斷開，避免電池小電流放電；采用可調(diào)電阻,，在A/D轉(zhuǎn)換后的程序處理中可以采用統(tǒng)一的變量設計,，簡化程序，方便實際調(diào)試,。

圖3電壓測量電路圖

　　溫度檢測設計

　　在溫度測量模塊中主要使用了DS18B20" title="DS18B20">DS18B20數(shù)字溫度傳感器,，該器件的主要特點為：獨特的單線接口只需一個接口引腳即可通信；多點能力使分布式溫度檢測應用得以簡化,；不需要外部組件,；可用數(shù)據(jù)線供電；不需要備份電源,；測量范圍為-55℃~+125℃,，增量值為0.5℃；以9位數(shù)字值方式讀出溫度,；具有用戶可定義的,、非易失性的溫度告警裝置。此外,，由于每一個DS18B20有唯一的系列號,，因此，多個DS18B20可以存在于同一條單線總線上,，給應用帶來了極大的方便,。

　　可控充電模塊設計

　　該模塊(見圖4)是實際設計中的難點，它與外電網(wǎng)相連,，對車載電池進行充電,，并能根據(jù)控制電路發(fā)出的指令或標志位，實現(xiàn)對蓄電池分階段,、以不同電流進行充電,，且有自動斷電的功能，實現(xiàn)智能充電,。根據(jù)實際需要的大功率,、高電壓的特點，其主電路采用全橋拓撲結(jié)構(gòu),，輸出回路采用全橋整流，同時,，為改善功率開關器件的工作狀態(tài),，主電路采用了軟開關技術(shù)。

圖4  可控充電模塊主電路

　　主控及液晶顯示模塊

　　主程序模塊是整個系統(tǒng)的核心,，其根據(jù)需要從各模塊收集數(shù)據(jù),，判斷分析數(shù)據(jù)，并把相關信息顯示在液晶屏上,。當處于充電狀態(tài)時,，根據(jù)電流采集子模塊發(fā)送的信息,，結(jié)合電池電壓參數(shù)和溫度測量值進行充電控制，依據(jù)電流測量模塊計算的電量值,，實現(xiàn)充電模式的判別和轉(zhuǎn)變,，當電充滿時，單片機將對數(shù)據(jù)設立標志,，使可控充電模塊斷開繼電器,，充電電路與電池組斷開。

　　本設計采用內(nèi)置T6963C的MGLS240128T點陣液晶顯示模塊,。顯示及主控模塊的電路如圖5所示,。其中，VCC為5V電源,，D0~D7與MC68HC912D60A的一個8位數(shù)據(jù)口相連,，引腳5、6,、8為控制口,，用來控制液晶顯示模塊的讀寫操作，RST(10腳)為液晶顯示模塊硬件復位腳,。V0口輸入液晶顯示驅(qū)動電壓,，滑動變阻器用來調(diào)節(jié)液晶顯示亮度。

圖5 主控及液晶顯示模塊電路圖

　　軟件編程及測試

　　本管理系統(tǒng)的核心軟件是在ICCAVR編譯環(huán)境下用C語言編程實現(xiàn)的,。依據(jù)硬件設計中的模塊化設計,，每一個模塊中均有一個ATmega8芯片，所以,，在編程時按照模塊任務進行單獨編程,，子模塊主程序基本包含模塊初始化和數(shù)據(jù)處理，以及串口接收和發(fā)送中斷程序,，在串口中斷程序中,，主控模塊發(fā)送數(shù)據(jù)請求，各子模塊在中斷程序中根據(jù)收到的相關數(shù)據(jù)串向主控模塊發(fā)送相應的數(shù)據(jù),。此外,，各子模塊根據(jù)主控模塊返回的數(shù)據(jù)，進行實際器件的操作,，管理系統(tǒng)就這樣通過LIN總線進行通信及操作,。在通信的軟件調(diào)試中，通過使用串口調(diào)試軟件,，并將總線數(shù)據(jù)通過串口連接到PC上,，便于監(jiān)測各個模塊的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)問題并進行調(diào)試。

　　結(jié)語

　　本設計采用ATmega8單片機,，充分利用了其外圍接口多,、功能強的特點，操作方便,、成本低,。整個系統(tǒng)已經(jīng)在一款電動工程車上使用，系統(tǒng)穩(wěn)定,。