基于单片机的动力电池管理系统的硬件设计

李练兵，梁浩，刘炳山

（河北工业大学电气自动化学院，天津３００１３０）

摘要：以Ｆｒｅｅｓｃａｌｅ公司的Ｍ６８ＨＣ０８ＧＺｌ６８位单片机为控制核心，针对锰酸锂动力电池组构成的

电池管理系统中的ＣＰＵ模块、检测模块及均衡模块，从硬件的角度进行分析。该系统可以实现充放电过

程中过充和过放电的保护，能够解决充电过程中电量均衡问题。可对电压、电流、温度信号进行检测，利

用ＳＯＣ估算法估算电池的剩余电量。该系统基本可以实现预期功能，满足了应用需求。

关键词：动力电池组；单片机；电池管理系统

中图分类号：ＴＭ９１２

文献标识码：Ａ

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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｏｗｅｒ

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电动汽车是指全部或部分由电机驱动的汽车。目前

主要有纯电动汽车、混合电动车和燃料电池汽车３种类

型。电动汽车目前常用的动力来自于铅酸电池、锂电池、

镍氢电池等。

锂电池具有高电池单体电压、高比能量和高能量密

度，是当前比能量最高的电池。但正是因为锂电池的能

量密度比较高，当发生误用或滥用时，将会引起安全事

故。而电池管理系统能够解决这一问题。当电池处在充

电过压或者是放电欠压的情况下，管理系统能够自动切

断充放电回路，其电量均衡的功能能够保证单节电池的

压差维持在一个很小的范围内。此外，还具有过温、过

流、剩余电量估测等功能。本文所设计的就是～种基于

单片机的电池管理系统…。

１电池管理系统硬件构成

针对系统的硬件电路，可分为ＭＣＵ模块、检测模

块、均衡模块。

１．１

ＭＣＵ模块

ＭＣＵ是系统控制的核心。本文采用的ＭＣＵ是Ｍ６８ＨＣ０８

７０

欢迎网上投稿ｗｗｗ．ｃｌｌｉｎａａｅｔ．ｃｏｍ

系列的ＧＺｌ６型号的单片机。该系列所有的ＭＣＵ均采用

增强型Ｍ６８ＨＣ０８中央处理器（ＣＰ０８）。该单片机具有以下

特性：

（１）８

ＭＨｚ内部总线频率；（２）１６ＫＢ的内置ｎａＬｓｈ存储

器；（３）２个１６位定时器接口模块；（４）支持１

ＭＨｚ一８

ＭＨｚ晶

振的时钟发生器；（５）增强型串行通信接口（ＥＳＣＩ）模块。

１．２检测模块

检测模块中将对电压检测、电流检测和温度检测模

块分别进行介绍。

１．２．１电压检测模块

本系统中，单片机将对电池组的整体电压和单节电

压进行检测。对于电池组整体电压的检测有２种方法：

（１）采用专用的电压检测模块，如霍尔电压传感器；（２）采

用精密电阻构建电阻分压电路。采用专用的电压检测

模块成本较高，而且还需要特定的电源，过程比较复杂。

所以采用分压的电路进行检测。１０串锰酸锂电池组电

压变化的范围是２８

Ｖ一４２

Ｖ。采用３．９Ｍｎ和３００

ｋＱ

的电阻进行分压，采集出来的电压信号的变化范围是

《电子技术应用》２０１０年第２期

万方数据