摘? 为实现电动汽车电池的实时监控，在研究锂离子电池特性的基础上，提出了混合动力汽车分布式电池管理系统。硬件系统包括基于电源模块的电源模块Freescale 主控模块和子模块、平衡模块和系列单片机CAN 总线通信模块等； 软件系统包括基于下溢中断的数据采集和处理，SOC 估算、均衡处理和CAN 通信等任务。
0 引言
混合动力汽车的整车性能很大程度上取决于动力电池。高性能、高可靠性的电池管理系统( Bat ter yManag ement Sy stem，BMS) 能使电池在各种工作条件下获得最佳性能。电池管理系统不仅要监测混合动力电动汽车电池的充放电电流、总电压、单电压和剩余电量SOC，还应预测电池的功率强度，以监测电池的使用情况，并在汽车启动和加速时提供足够的输出功率。制动时，电池组可以在不损坏电池组的情况下恢复更多的能量。当电池过充或过放，温度过高时，电池管理系统会记录电池号，诊断电池故障并报警，车辆控制系统会给充电机和电气设备发出控制信号。因此，电池管理系统是混合动力汽车的重要电子控制单元之一，对保证电池的可靠性和安全性起着重要作用。
1?? 电池管理系统的功能
电池管理系统的主要功能包括： 电池状态参数的采集、电池状态的预测、电池组故障诊断、均衡保护以及通信等。
1. 1?? 采集电池状态参数
电池管理系统的所有算法都是基于收集到的电池状态参数，因此必须保证数据的准确性。Fr eescale 集成的10 位A/ D 转换模块完成单体电压、温度、总电压和充放电电流的采集。
1. 2?? 预测电池状态
电池状态预测包括两个方面。一方面是基于安时积分法的电池荷电状态预测； 另一方面，最大充放电功率的预测是通过电流、电压和温度。车辆控制器以这两个参数为参考，正确分配功率。
1. 3?? 电池组故障诊断
根据收集到的参数，可以实时诊断电池温度过高、过低、电池过压、过压故障、电池充放电电流过大、电池组绝缘故障警告。这是保证动力电池系统可靠、车辆安全、满足用户驾驶需求的重要技术手段。
1. 4?? 均衡保护
单体电池的差异不仅会导致电池组的使用寿命远短于单体电池； 同时，对于锂离子电池，由于充放电要求高，当过充、过放、过电流、短路发生时，锂离子电池的压力和热量大幅增加，容易产生火灾*、燃烧甚至爆炸。必须采取平衡措施，以确保安全和稳定。
1. 5?? 通信功能
主要指车辆和电池管理系统CAN 通信。
2?? 分布式电池管理系统硬件组成
目前常用的电池管理系统设计方法有两种:
分布式设计和集中式设计。分布式电池管理系统将电池管理系统分为多个子模块和主控制模块。
每个子模块可以单独完成电池信息测量、电池能量平衡、通信等功能。每个子模块与一个电池模块连接，每个子模块与主控制模块通过总线通信。主控制模块完成电池信息处理、电荷状态估算、电池故障诊断、电池组热管理、电池组与车辆通信等功能。
主控模块和子模块分别采用Freescale 9S12 系列的DP512 和DG128 作为处理器。系统硬件框图如图1所示 所示。
图1?? 系统硬件框图
2. 1?? 电源模块
整车为BMS 电压为12 V，管理系统所需的电压包括： 5 V，使用单片机和驱动芯片； ! 15 V，用于运输和电流传感器。DC/ DC 模块将12 V 电压转成5 V或者15 V。
2. 2?? A/ D 转换模块
Frescale 16 10位系列芯片集成 位的A/ D 转换模块，满足整车采样精度要求。A/ D 采样电路包括电压采样、电流采样和温度采样。在子模块中使用CPLD 控制光耦阵列开关，实现模块电压巡检采样，主模块直接采样总电压周期； 电流采样采用霍尔传感器；温度采样采用热敏电阻。
DG128 通过I/ O 向CPLD 实时发送电池模块选通信号，CPLD 通过内部和非逻辑组合的操作，将控制信号发送到高压光电隔离开关阵列，控制光电开关固态继电器分时导通； 经线性隔离放大和低通滤波预处理后，选定的模块电压信号最终进入DG128 的A/ D 转换模块。开关阵列控制隔离滤波电路如图2所示 所示。
图2? 模块电压采集电路
如图3 所示设电池总电压为U，电阻R2 两端的电压为U2 ，当求得R2 两端的电压U2 ，即可反求U。为了提高U2 在R 2 由电阻增加两端R 3 和电容C1 由低通滤波器组成，然后经光莲藕AQW214隔离后，将U2 传给