電動(dòng)車電池管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
2．1 單體電池電壓測量
單體電池電壓測量的基本原理是采用分時(shí)測量的方法，把串聯(lián)電壓統(tǒng)一連接到檢測總線A、B上。測量時(shí)，不同的時(shí)刻檢測總線A、B分別連接在串聯(lián)電池組中某一個(gè)單體電池的兩端，這樣，當(dāng)按照一定的時(shí)間策略掃描時(shí)，就能讓串聯(lián)電池組中每一個(gè)單體電池的電壓都能在檢測總線A、B之間依次出現(xiàn)一次，起到把單體電池電壓剝離出串聯(lián)電池組的目的。具體實(shí)現(xiàn)是采用一組由n+1個(gè)開關(guān)組成的開關(guān)陣(n為串聯(lián)電池?cái)?shù))，開關(guān)陣與串聯(lián)電池組的連接見圖2，連接的原則是單號(hào)開關(guān)的一端依次接奇數(shù)號(hào)電池的負(fù)極，另一端接檢測總線A點(diǎn)，雙號(hào)開關(guān)的一端依次接偶數(shù)電池的負(fù)極，另一端接檢測總線B點(diǎn)。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/179242.htm
開關(guān)陣每次導(dǎo)通兩個(gè)，次序?yàn)椋篕1K2、K2K3、…KiKi+1、…Kn-1Kn、KnKn+1，通過這種每次只導(dǎo)通相鄰兩個(gè)開關(guān)的策略可以將單體電池電壓從串聯(lián)結(jié)構(gòu)中分離出來，送到檢測總線A、B之間。當(dāng)?shù)趇和i+1開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，A、B上的電壓分別為：
顯然，A、B之間形成了一對雙端差模信號(hào)，該信號(hào)含有很高的共模信號(hào)。為了把檢測總線A、B之間的雙端差分電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成對地的單端電壓信號(hào)，同時(shí)消除單體電池差分電壓中的共模信號(hào)。圖1電路中采用運(yùn)算放大器A1、電阻R1、R2、R3、R4構(gòu)成一個(gè)差分放大器，取R1=R2 =R3=R4，該放大器的增益為1。這樣，A、B之間的電壓UAB為：
UAB經(jīng)過跟隨電路和絕對值電路后，被A／D轉(zhuǎn)換電路采樣，實(shí)現(xiàn)了電池電壓的測量。
2．2 電流檢測
電流采集采用閉環(huán)霍爾電流傳感器。電動(dòng)車額定工作電流為150A。為保證測量精度，電流傳感器額定測量值為被測信號(hào)1-1．5倍較為合適，本文的霍爾電流傳感器采用北京森社公司宇波模塊CHB-200SF霍爾效應(yīng)電流傳感器。測量頻率是0～100kHz，供電電壓為正負(fù)15V，測量范圍為0～200A，匝數(shù)比為1：2000，精度0．5％～1％，響應(yīng)時(shí)間小于1 μs。其測量電路如圖3所示。
傳感器的輸出電流經(jīng)過采樣電阻R5轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。R5為精密金屬電阻，R5=20Ω／2W。由于從傳感器過來的電流是雙向(-75mA-+75mA)的，因此其轉(zhuǎn)換得到的電壓是正負(fù)電壓，這樣不利于A／D采樣。為此本文設(shè)計(jì)了一個(gè)加法器，它的功能是將以0V為中心的正負(fù)電壓提升至以2．5V為中心的正電壓(1～4V)，這個(gè)電壓范圍正好是A／D采樣的范圍。
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