基于CAN总线的分布式电池管理系统 连子峰1，郑杭波2，齐国光2 (1. 厦门大学自动化系，福建 厦门 361005） (2. 清华大学，北京 100084）
摘 要 ： 主 要 探 讨 了 汽 车 和 电 动 汽 车 数 字 化 技 术 、 计 算 机 控 制 系 统 的 结 构 以 及 现 场 通 讯 的 相 关 问 题 。 以 蓄 电 池 能 源 系 统 为 应 用 背 景 ， 研 究 和 设 计 出 采 用 双 CAN总 线 作 为 内 外 通 讯 方 式 及 具 有 多 模 块 分 布 式 结 构 的 管 理 系 统 。 该 系 统 分 为 若 干 模 块 ， 分 别 实 现 各 自 独 立 的 功 能 ， 包 括 数 据 采 集 、 测 量 多 路 电 压 、 电 流 和 温 度 、 进 行 电 量 估 算 和 通 讯 管 理 以 及 大 液 晶 屏 的 显 示 。
为 满 足 系 统 发 展 所 需 要 的 高 性 能 、 安 全 性 和 可 扩 展 的 要 求 ， 提 出 双 CAN总 线 通 讯 、 分 布 处 理 的 管 理 系 统 结 构 思 想 。 重 点 介 绍 了 CAN总 线 设 计 、 电 路 和 应 用 的 技 术 问 题 。
关键词： 电 池 管 理 系 统 ； CAN总 线 ； 分 布 结 构 ； 电 动 汽 车
1 前 言
随 着 高 科 技 及 其 产 业 的 迅 速 发 展 ， 大 存 储 容 量 的 电 池 组 能 源 系 统 已 经 越 来 越 被 人 们 所 重 视 ， 在 很 多 领 域 中 都 得 到 广 泛 地 应 用 ， 如 在 汽 车 产 业 发 展 的 新 方 向 、 新 热 点 — — 电 动 汽 车 及 混 合 动 力 车 的 研 究 及 产 业 化 中 ， 将 作 为 车 载 能 源 的 主 要 供 给 者 。
蓄 电 池 组 是 由 一 定 数 量 的 单 体 电 池 串 联 组 成 的 ， 它 可 以 进 行 百 次 至 千 次 的 充 放 电 ； 在 使 用 中 必 须 注 意 其 各 个 单 体 电 池 的 各 种 特 性 、 电 池 温 度 、 电 池 的 剩 余 电 量 及 总 电 流 等 参 数 ， 因 为 这 些 参 数 直 接 影 响 电 池 的 使 用 寿 命 ， 必 须 做 到 优 化 运 行 和 有 效 监 控 ， 防 止 电 池 出 现 过 充 、 过 放 及 温 度 过 高 等 问 题 ， 从 而 延 长 电 池 的 使 用 寿 命 和 降 低 成 本 ， 特 别 是 提 高 电 池 的 可 靠 性 。 可 以 把 给 电 池 组 配 套 的 电 子 、 控 制 及 数 字 技 术 称 为 数 字 “ 电 池 电 子 技 术 ” 。 同 样 在 汽 车 的 电 子 、 数 字 技 术 中 ， 已 经 使 用 多 个 CPU完 成 各 种 参 数 、 功 能 的 控 制 问 题 ， 考 虑 汽 车 的 安 全 性 ， 运 行 必 须 十 分 可 靠 ， 于 是 发 展 了 并 联 的 独 立 多 个 系 统 结 构 ， 再 由 现 场 总 线 联 接 ， 组 成 统 一 的 大 系 统 。
2 分 布 式 结 构 的 管 理 系 统
2.1 系 统 结 构
系 统 要 实 现 不 同 类 型 的 多 种 功 能 ， 集 中 的 或 中 央 处 理 方 式 无 法 满 足 安 全 性 要 求 ， 自 然 要 采 用 分 布 式 结 构 ； 系 统 的 工 作 环 境 恶 劣 ， 常 处 于 强 电 磁 干 扰 及 脉 冲 电 流 的 干 扰 下 ， 为 了 确 保 可 靠 性 ， 考 虑 采 用 和 发 展 了 高 性 能 CAN现 场 总 线 作 为 通 讯 系 统 ； 而 且 CAN总 线 在 汽 车 上 已 使 用 很 久 ， 具 有 很 强 的 抗 干 扰 性 ， 同 时 该 技 术 比 较 成 熟 ， 已 成 为 汽 车 使 用 通 讯 的 标 准 。 因 此 ， 在 系 统 的 内 部 通 讯 以 及 跟 外 部 通 讯 都 采 用 CAN总 线 来 实 现 。