智能电池CAN总线镍氢电池管理系统设计方案

发布时间：2015-02-25 阅读量：902 来源: 我爱方案网作者:

【导读】蓄电池剩余容量的准确测量在电动汽车的发展中一直是一个非常关键的问题。有效的电池管理系统有利于电池的寿命提高。所以对蓄电池SOC的准确估计成为电动车电池能量管理系统的中心问题。如果能够正确估计蓄电池的SOC，就能合理利用蓄电池提供的电能，延长电池组的使用寿命。

1 前言

蓄电池剩余容量的准确测量在电动汽车的发展中一直是一个非常关键的问题。有效的电池管理系统有利于电池的寿命提高。所以对蓄电池SOC的准确估计成为电动车电池能量管理系统的中心问题。如果能够正确估计蓄电池的SOC，就能合理利用蓄电池提供的电能，延长电池组的使用寿命。

方案采用总线式方式组网，应用现场总线完成各个节点之间的数据交换。在分布式方案中，多能源控制器为主控ECU，它通过现场总线和多个下位ECU通信。工作过程中，每个控制器的通信子模块以定时器或者中断的方式在后台运行，完成数据的收发工作，节省主流程资源开支。如图1所示。

电池的SOC值是电池控制器通过CAN总线发送给多能源控制器，而整车的工作模式则是多能源控制器通过采集各个ECU的信息通过一定的逻辑算法来确定的。一旦确定了这些参数，那么我们就可以决定是启动发动机还是关闭发动机，也可以决定电机应该工作在哪个状态。例如，当电池的SOC值在50%与70%之间，这个时候多能源控制器算得整车工作模式是在起步模式，那么就表示当前系统的电能源充足，不需要开启发动机，而且，电机可以以驱动方式来工作。

2系统硬件组成

如图2所示，电池控制器可以与外部汽车中其他控制系统通过CAN总线网络进行通信。一个电池管理ECU（电子控制单元）和4个电池组信息检测ECU；我们所使用的单体电池被组合成24个电池组。我们对每6个电池组配置一个测量单元，即共有电池组ECU1～ECU4。4个电池组ECU与电池包ECU组成一个 CAN总线网络，一个CAN控制器与电池组ECU组成电池管理系统内部的CAN网络，另一个CAN控制器与汽车中其他控制系统组成整车光纤CAN总线网络。

图2 电池管理ECU的结构框图

如图3所示，电池组ECU所采用的嵌入式微控制器为P87C591单片机，它内部硬件集成了CAN控制器和A/D模数转换模块。每个电池组ECU管理6个电池组，完成的功能为测量6个电池组的电压和温度信息，将收集的信息通过CAN总线发送给电池管理ECU。6路电池组的电压分别经过电压调理电路后接至 P87C591的6路A/D输入口。6路温度传感器的信号线接至P87C591的同一路IO口。

图3电池组ECU的电路结构图

3 CAN接口的电路设计

在本设计中采用P87C591作为微控制器。其中，P87C591与CAN驱动芯片的接口电路设计如图4所示。主要由P87C591，光电隔离电路，CAN驱动等三部分组成。光电隔离电路：为了进一步抑制干扰，CAN总线接口中往往采用光电隔离电路，光电隔离器一般位于CAN控制器与收发器之间。

图4 CAN通信模块硬件设计电路图

系统总程序包括初始化程序和主循环程序，其流程图如图5所示：

图 5 主程序图

系统首先上电，接着对CAN和定时器进行初始化，系统等待中断，如果有中断，判断中断类型，如果是SJA1000控制器的中断，就读取SJA1000控制器的数据，并且释放缓冲区，操作完中断返回，如果是定时器50ms周期中断，对电压，电流数据进行AD转换，计算SOC值，并由CAN发送相关数据，操作完中断返回。

基于CAN总线的数据通信技术具有较高的可靠性、实时性和灵活性。CAN总线在混合动力电动汽车镍氢电池管理系统的应用中具有广阔的应用前景和发展空间。

相关文章

MC9S12DP256的燃料电池在智能电动汽车整车控制器设计方案

ARM9与LEM传感器的智能蓄电池在线监测硬件平台的设计方案

智能可穿戴柔性电池的分析方案

相关资讯

半导体产业升级战：三星电子新一代1c DRAM量产布局解析

在全球半导体产业加速迭代的背景下，三星电子日前披露了其第六代10纳米级DRAM（1c DRAM）的产能规划方案。根据产业研究机构TechInsights于2023年8月22日发布的行业简报，这家韩国科技巨头正在同步推进华城厂区和平泽P4基地的设备升级工作，预计将于2023年第四季度形成规模化量产能力。这项技术的突破不仅标志着存储芯片制程进入新纪元，更将直接影响下一代高带宽存储器（HBM4）的市场格局。

蓝牙信道探测技术落地：MOKO联手Nordic破解室内定位三大痛点

全球领先的物联网设备制造商MOKO SMART近期推出基于Nordic Semiconductor新一代nRF54L15 SoC的L03蓝牙6.0信标，标志着低功耗蓝牙（BLE）定位技术进入高精度、长续航的新阶段。该方案集成蓝牙信道探测（Channel Sounding）、多协议兼容性与超低功耗设计，覆盖室内外复杂场景，定位误差率较传统方案降低60%以上，同时续航能力突破10年，为智慧城市、工业4.0等场景提供基础设施支持。

财报季再现黑天鹅！ADI营收超预期为何股价暴跌5%？

半导体行业风向标企业亚德诺（ADI）最新财报引发市场深度博弈。尽管公司第三财季营收预期上修至27.5亿美元，显著超出市场共识，但受关税政策驱动的汽车电子产品需求透支风险显露，致使股价单日重挫5%。这一背离现象揭示了当前半导体产业面临的复杂生态：在供应链重构与政策扰动交织下，短期业绩爆发与长期可持续增长之间的矛盾日益凸显。

全球可穿戴腕带市场首季激增13%，生态服务成决胜关键

根据国际权威市场研究机构Canalys于5月23日发布的调研报告，2025年第一季度全球可穿戴腕带设备市场呈现显著增长态势，总出货量达到4660万台，较去年同期增长13%。这一数据表明，消费者对健康监测、运动管理及智能互联设备的需求持续升温，行业竞争格局亦同步加速重构。

RP2350 vs STM32H7：性能翻倍，成本减半的MCU革新之战

2025年5月23日，全球领先的半导体与电子元器件代理商贸泽电子（Mouser Electronics）宣布，正式开售Raspberry Pi新一代RP2350微控制器。作为RP2040的迭代升级产品，RP2350凭借双核异构架构（Arm Cortex-M33 + RISC-V）、硬件级安全防护及工业级性价比，重新定义了中高端嵌入式开发场景的技术边界。该芯片通过多架构动态切换、可编程I/O扩展及4MB片上存储等创新设计，解决了传统微控制器在实时响应能力、跨生态兼容性与安全成本矛盾上的核心痛点，为工业自动化、消费电子及边缘AI设备提供了更具竞争力的底层硬件方案。