基于DSPIC30F4012的电动车电池管理系统

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基于DSPIC30F4012的电动车电池管理系统

基于DSPIC30F4012的电动车电池管理系统

磷酸铁锂电池作为新型电动汽车动力电池，具有容量大、安全性高、耐高温特别是循环寿命长等优点，其循环寿命比普通的铅酸电池至少要高4倍，在车用动力电池的市场中具有极大的应用潜力。通过以DSPIC30F4012芯片为核心底层硬件的设计，实现了对磷酸铁锂电池参数的精确监测。在现阶段动力电池的容量没有根本性突破的情况下，电池管理系统在电动车中的应用将显得异常重要，它能够实时检测动力电池的电压、电流、温度，并通过这些参数估算电池的荷电状态，为驾驶员提供车辆续驶里程参考；此外BMS能够对电池的过充、过放电进行报警和保护，对电池组和单节电池进行有效保护，从而提升电池使用性能、提高电池寿命。LIN总线是一种低成本的汽车A类总线，非常适合温度、电流这类实时性要求不高的数据传输，通过LIN总线实现数据的总线化传输，进一步降低了成本。

底层ECU把检测到的电压、电流、温度等变量封装为LIN总线帧格式，然后通过LIN总线与上层ECU进行通信。信息处理模块可以实现动力电池的荷电状态实时估算和故障分析，并把温度、电压、电流等信息进行显示。由于电池组的单体数目比较多，本系统采用分布式结构，这种结构能有效减少采样线穿越电池，降低安装和调试的复杂性，同时也能降低安全隐患。底层ECU使用DSPIC30F4012芯片，它能在-40~125℃温度范围内工作，属于汽车级芯片；它具有丰富的模拟量、数字量I/O接口、10位A/D转换功能以及SCI通信功能等电池管理系统分为两大部分：信号检测模块、通信及信息处理模块。在信号检测模块中，每节单体电池对应一个底层ECU（DSPIC30F4012），可以实现单体电压采集、电流检测、温度采样；同时也能检测整个电池组的电压、电流和环境温度，用于电池一般充电与均衡充电时的检测与保护。

DSPIC30F4012芯片没有LIN总线的接口，但具有SCI通信接口，本文选用TPIC1021芯片作为SCI与LIN总线转换的芯片。SCI通信引脚U1RX与U1TX经过磁耦合隔离器件电气隔离后，分别接到LIN驱动器的LIN_RXD和LIN_TXD,经过转换最后在LIN引脚输出LIN总线信号。在底层控制器DSPIC30F4012和LIN收发器TPIC1021之间加上一个磁耦合隔离器件ADUM1201ARZ,用来提高电池组检测系统通信的抗干扰能力和解决分布式检测中"共地"产生短路的问题，有效地把各个检测单元的电气连接隔离开来，同时也把底层电压与上层LIN总线隔离开来。电池的温度、电流、电压检测并不要求极高的实时性和总线速度，因此LIN总线能很好地契合电池管理系统的要求。

基于DSPIC30F4012的电动车电池管理系统，引入了LIN总线技术，进一步降低了系统的成本。实现了电池实时监测与保护、SOC估算、LIN总线通信等功能。该系统结构简单、测量精度较高、能有效地保护电池组，用LIN总线代替常用的CAN或RS232通信，为设计新型电动汽车电池管理系统提供了重要依据。

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