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可编程逻辑相关技术文章一种以FPGA为核心的分布式动力电池管理系统研究流程概述

车用动力电池的安全性、使用成本以及续航里程一直是影响电动汽车推广应用的主要因素。在现有电池技术的基础上,一个有效的电池管理系统能对车用动力电池进行保护、延长其使用寿命、提高续航里程并降低其使用成本,是加速电动汽车发展的一项非常关键的技术。电池管理系统的核心荷电状态SOC(State of Charge)估计则是重中之重[1]。本文利用现场可编程门阵列FPGA改进了现有的模拟多路开关采集电池信息,提高了采集速度,并扩展了采集电池的个数。

1 电动汽车电池组管理系统方案

动力电池组是由400个3.2 V标称电压、容量11 A的单体锂离子电池,采用4并100串的方式组成的动力电池组。电压检测采用分布式检测法,即将电池分为几组,采用多套检测电路分时检测每4个并联单体电池。这种检测技术比较直观,为了检测每个电池的电压,需要将每个电池的电压信号引入检测设备,采用多通道切换技术,即通过开关器件把多节单体电池的电压信号切换到同一个信号处理电路。“开关切换”动态地改变了参考点,保证每次测量都是一个单体电池的端电压;而差分输入则保证了电池组与检测电路不共地,虽然没有做到全隔离,但比共地连接要安全[2]。利用CAN总线进行通信。整个电池管理系统的设计采用模块化设计思路,按功能可以分为控制电路和信号采集电路两大部分,如图1所示。

一种以FPGA为核心的分布式动力电池管理系统研究流程概述

1.1控制电路设计

控制电路综合采集到的电压、电流、温度信息,对电池进行SOC估算,通过CAN总线接口与上位机及整车控制系统进行通信。

MC9S12DG128属于高性能的16 bit微控制器HC12系列,中央处理单元为16 bit HCS12 CPU。具有2通道SPI,2通道SCI,一个8通道16 bit增强型捕捉定时器,一个8通道8 bit或4通道16 bit PWM,两个8通道10 bit ADC,两个MSCAN模块和一个I2C总线。另外MC9S12DG128还包括29个独立的数字I/O口,其中20个I/O口具有中断和唤醒的功能。

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