车用动力电池的安全性、运用本钱以及续航路程一直是影响电动轿车推广使用的首要因素。在现有电池技能的基础上，一个有用的电池办理体系能对车用动力电池进行维护、延伸其运用寿命、进步续航路程并下降其运用本钱，是加快电动轿车开展的一项十分要害的技能。电池办理体系的中心荷电状况SOC（State of Charge）估量则是重中之重［１］。本文运用现场可编程门阵列FPGA改进了现有的模仿多路开关收集电池信息，进步了收集速度，并扩展了收集电池的个数。
1 电动轿车电池组办理体系计划
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，选用4并100串的办法组成的动力电池组。电压检测选用散布式检测法，行将电池分为几组，选用多套检测电路分时检测每4个并联单体电池。这种检测技能比较直观，为了检测每个电池的电压，需要将每个电池的电压信号引进检测设备，选用多通道切换技能，即经过开关器材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，确保每次丈量都是一个单体电池的端电压；而差分输入则确保了电池组与检测电路不共地，尽管没有做到全阻隔，但比共地衔接要安全［２］。运用CAN总线进行通讯。整个电池办理体系的规划选用模块化规划思路，按功用能够分为操控电路和信号收集电路两大部分，如图1所示。
1．1操控电路规划
操控电路归纳收集到的电压、电流、温度信息，对电池进行SOC预算，经过CAN总线接口与上位机及整车操控体系进行通讯。
MC9S12DG128归于高功能的16 bit微操控器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。别的MC9S12DG128还包含29个独立的数字I/O口，其间20个I/O口具有中止和唤醒的功用。
因而，选用MC9S12DG128芯片作为主操控器能够充分运用其片上资源丰富、收集和处理数据速度快的长处，然后能够完成杂乱的算法及精确的预算SOC，有用处理依据传统单片机的电池办理体系资源有限，算法简略的问题。
1．2通讯接口规划
在本体系中，CAN总线智能节点电路由MC9S12DG128内置模块CAN操控模块，CAN总线驱动器PCA82C250和高速光耦6N137，可完成数据在CAN总线的通讯。其规划图如2所示。
PCA82C250作为CAN协议操控器和物理总线间的接口，满意轿车中高速通讯速率1 Mb/s［3］的规划要求。具有对总线供给差动发送才能，及对CAN操控器供给差动接纳的才能，契合ISO11898［4］规范。PCA82C250还具有抗轿车环境中的瞬间搅扰、维护总线才能，其斜率操控可下降射频搅扰（RFI）。作为差分接纳器，能够抗宽规模的共模搅扰和电磁搅扰（EMI）。
1．3 均衡模块的规划
当电动车电池组由多个单体电池串联运用时，即便单节电池的功能优秀，但因为配组运用的各单体电池特性不一致，会导致电池组内部各单体电池过充和过放状况的严峻不一致，然后影响整个电池组的质量［5］。
为处理上述问题，典型的办法是运用发热电阻旁路分流均衡法。即为每节单体电池装备一个放电平衡电阻，当某电池电压高于其他电池超越设定值时，MCU操控的多路开关闭合，此节经过放电平衡电阻分流，使电池电压下降，如此重复循环使得电池组各单体电池能平衡充电。
1．4 安全模块的规划
电动轿车动力电池组的总电压一般在300 V以上， 因而安全操控模块是必不可少的［6］。
图3所示中安全办理器首要有4个参数：BAT＋、BAT－、HV＋、HV－，办理着三个继电器S1、S2、S3，R为预充电电阻。此体系首要经过丈量以上4个参数的改变来判别电池安全状况，经过开关继电器进行办理。运用正负母线对地的接地电阻发生的漏电流，来丈量母线对地的接地电阻巨细，然后判别母线的接地毛病。这一技能无需在母线上叠加任何信号，对直流母线供电不会有任何不良影响，而且能够完全铲除由母线对地散布电容所引起的误判与漏判。
2 SOC的猜测
电池荷电状况SOC是描绘电池状况的重要参数。进行SOC猜测的办法首要有开路电压法、负载电压法、Ah法及直流内阻法等。如果有满足的数据，还能够用自适应的操控计算办法树立电池模型［7］。本规划以Ah法为主，合作负载电压法和内阻法对SOC进行估测。电池充放电容量与充放电电流ｉ的联系为：
其间C0 s为规范温度下规范放电电流开释的总电量；C？驻 s为实际运用电量折合为规范温度下规范放电电流放电时的电量；K=ωi×δi为电流批改系数，ωi代表规范温度下，规范电流I放电放出的电量与不同放电电流ｉ放电电流放出的电量之比，δi代表温度批改系数。因为电池老化对剩下容量的影响，C0 s不等于蓄电池标称容量q，它们的联系：
体系依据3个标志位的置位进行温度与电压的收集，收集到的电压数据由CAN总线通讯。
本文使用单片机、FPGA和CAN总线等先进技能研究了一种散布式的电池办理体系，完成了数据收集、SOC估量、CAN通讯等功用。在codewarrior与quartus软件上，对电池办理体系的硬件和软件进行了调试。该体系具有较高的猜测精度和较强的实用性，可望使用于电动轿车范畴。
