读时序期间必须释放总线, 且须在15

Λs 内采样总

线状态, 以便接收从机发送的数据。

主机与每片D S2438 通过 2 条总线相连, 构成

单总线系统。

　电池均衡子模块的设计

电池电压高精度均衡是动力电池管理系统的

关键。蓄电池单体电压一般比较低, 实际上大多是
串联使用的。对于电池串联充电, 就有一个均衡充
电问题, 在电池的放电过程中相应存在均衡放电
的问题。实验证明, 同一组电池, 不均衡充放电的
循环寿命比均衡充放电寿命成倍缩短。所以, 解决
均衡问题是动力电池的关键, 目前这是一个世界
难题

[ 3 ]

。

本文设计的电池均衡子模块系统结构如图 2

所示。充电过程中, 电压

经IGB T (绝缘栅型双向

晶体管) 降压后给电池充电, 同时 ECU 监测充电
电压、充电电流、电池温度, 当充电电流、电压、温
度过高时, 均衡模块可以自动减小 PWM (脉宽调
制输出模块) 的占空比, 进而减小充电电流和充电
电压。同时, 该模块有过流、过压、过温保护功能。
在放电过程中, 一旦出现电池端电压过低, 可以立
即通过电池直流总线为单个电池充电, 并且将信
息通过CAN 总线发送给上位机。如果电池温度过
高, 也将信息报告给上位机。

图

　均衡模块结构图

ECU 的控制指令, 包括使能信号和充电强度

信号通过隔离之后, 可以直接作为脉宽调制输出
模块的控制参数。这样可以实现该均衡模块的开
关与充电强度的调节。均衡模块在功能上相当于
一个可程序控制的智能充电机。

　电池均衡管理的实现

ECU 通过监测电池电压、充电电流和电池温

度来判定电池的工作状态。如根据一些特定的算
法

[ 4

5 ]

可以计算电池的 SOC 值。根据电池之间的

性能差异, 给出控制均衡模块的控制信号, 包括使
能信号、充电强度信号等。其结构如图3 所示。各
个子均衡模块输入端并联连接在直流总线上, 输
出端和单个电池相连。该均衡管理系统采用了模
块化的设计方法, 便于移植和修改

[ 6 ]

。在监控模

块中, ECU 主程序调用电流信号采集、电压信号
采集、温度信号采集子程序, 然后通过运算处理、
进行充电使能控制、充电电流控制和CAN 总线通
信。充电使能控信号块给充电器提供一个是否充
电的开关量信号, 充电电流控制信号是控制应以
多大的电流对蓄电池进行充电。CAN 总线通信模
块负责单片机与上位机的通信, 将各蓄电池的状
态报告给上位机, 同时也可随时将上位机的指令
送达单片机。在均衡模块中, ECU 的控制指令, 包
括使能信号和充电强度信号通过隔离之后, 可以
直接作为脉宽调制输出模块的控制参数, 来控制
充电机的开关以及充电强度, 这样可以实现该均
衡模块的开关与充电强度的调节。

图

　管理系统结构总图

该电池管理系统具有紧凑的拓扑布局、实现

了集中监控, 分散均衡的管理方式, 它具备优良的
调节控制性能和较高的可靠性。

本系统在各种模式下的工作情况如下:

(1) 停车均衡模式。如果在车辆行驶的过程

中电池均衡过程没有结束, 即使车辆停止行驶后,
只要不切断整车高压 (不低于 24 V ) , 系统仍然继
续进行电池均衡。

(2) 停车外接充电模式。该模式可以实现电

池的定期均衡充电维护。电池管理系统有一个模

式选择开关, 即均衡模式和充电模式。电池在停止
使用后, 如果剩余电量不足, 可以外接充电机对电
池充电。外接充电有 3 种模式, 即直充模式、均充
模式和混合快充模式。

(3) 行车均衡模式。车辆在行驶过程中, 如果

发现某个电池存在不均衡的现象, 电池均衡模块
将在电池组高压总线上取电对不均衡的电池充