摘要：以ATmega8单片机为核心，设计了一种分布式、模块化、通过LIN总线通讯，具有智能化充电的电动车蓄电池管理系统，实现了对多组蓄电池的有效监测和管理，其智能化充电的思路值得以后继续深入研究和推广。
关键词：蓄电池管理系统；智能化充电：LIN总线

O 引言
    电动汽车的无(低)污染优点，使其成为当代汽车发展的主要方向。电动汽车的发展需要解决两大关键部分，即能量存储系统和动力驱动系统。由于短期内动力电池贮能不足的问题得不到解决，使能量管理技术成为电动汽车发展的重要部分。在传统的充电技术中，常用的恒压充电、恒压限流充电、恒流充电等模式，都是由操作人员控制充电过程，大多存在着严重的过充电现象。充电质量的好坏，直接影响蓄电池的技术状态及使用寿命。而新型蓄电池智能管理系统的设计，就是为了在线检测动力电池状态，解决动态跟踪电池可接受充电电流曲线的技术关键，提高了充电质量和效率，使操作人员只担任辅助性工作，为蓄电池管理设备闯出了一条崭新的路。

l 管理系统的组成及硬件设计
    本文设计的管理系统硬件核心是双龙电子公司(ATMEL)推出的ATmega8单片机。ATmega8是ATMEL公司在2002年推出的一款新型的AVR高档单片机。该芯片内部集成了较大容量的存储器和丰富强大的硬件接口电路，具备AVR高档单片机ATmega系列的全部性能和特点，而价格和低档单片机相当。AVR单片机支持可在线编程(ISP)，只需要一条下载线就可以进行单片机系统的设计开发。ATmega8单片机有6路A/D转换通道，其中有2路为8位精度，其他的为10位精度。
    本文设计的智能化管理系统是一种分布式、模块化的车载电池监控网络系统，它主要由主控模块、可控充电系统模块、电压采集子模块、温度采集子模块、电流测量子模块及显示模块构成，通过LIN总线实现相互通讯。管理系统原理框图如图1所示。

1.1 LIN总线通讯电路
    LIN总线的通讯简单、方便，使智能电源管理系统与汽车的各系统之间既相互联系又相对独立，从而克服了目前电池管理的漏洞，能使汽车和汽车蓄电池的安全性和可控性得到大大的提高。图2为其具体电路，本设计中各个模块中均包含该电路，以此实现信息共享和传输，本设计中实际通讯波特率为1200bps。其中 PC817起到隔离作用，MAXl487用来实现保证收发信号时间上的错开。

1.2 电压检测电路设计
    对于多只蓄电池串联的电压测量主要有采用电阻分压，继电器开关切换，分布式电压测量三种方案。本设计中的检测对象是4组并联，每组为40节串联的末端电压为48V的电池组，其单节电池标称电压为1.2V，主要用来检测电池状态，避免其中的单节落后电池影响使用，要求的精确度不是很高。所以，实际设计每个测压模块测量一组电池，即每8节电池为单位进行测量。测压电路考虑到工艺及成本，采用变阻分压与继电器开关结合的电路结构。
    其中，U1～U5为分压后电平，分别直接连接在单片机带A/D转换功能的PCO～PC4端口完成电压采样。在电路中可调电阻R1和固定电阻R2的参数选择：其分压应保证Ui≤5V即对第i路采样有

   
其中：Umax为单元电池组的最大电压。
    本设计采用继电器开关，为了检测模块不工作时能够彻底与电池组断开，避免电池小电流放电；采用可调电阻，在A/D转换后的程序处理中可以采用统一的变量设计，简化程序，方便实际调试。

1.3 温度检测设计
    在温度测量模块中主要使用了DSl8B20数字温度传感器，该器件的主要特点为：独特的单线接口，只需一个接口引脚即可通信；多点能力使分布式温度检测过程得以简化；不需要外部元件；可用数据线供电；不需要备份电源；测量范围从-55℃至+125℃，增量值为0.5℃；以9位数字值方式读出温度；用户可定义的，非易失性的温度告警装置。
    此外，根据每一个DSl820有唯一的系列号，因此多个DSl8820可以存在于同一条单线总线上，给应用带来了极大的方便。应用中其软件编程遵循的访问协议如图4所示。

1.4 可控充电模块设计
    该模块是实际设计中的硬件难点，它与外电网相连，对车载电池进行充电，并能根据控制电路发出的指令或标志位，实现对蓄电池分阶段不同电流充电，且有自动断电的功能，实现智能充电。根据实际需要的大功率、高电压的特点，其主电路采用全桥拓扑结构，输出回路采用全桥整流，同时为改善功率开关器件的工作状态，主电路中采用了软开关技术。可控充电模块主电路如图5所示。

l.5 主控及液晶显示模块
    主程序模块是整个系统的核心，其根据需要向各模块收集数据，判断分析数据，并把相关信息显示在液晶屏上。当处于充电状态时，根据电流采集子模块发送的信息，并结合电池电压参数和温度测量值，进行充电控制，依据电流测量模块计算的电量值，实现充电模式的判断和转变，当充电满时单片机将对数据设立标志，使可控充电模块断开继电器，使充电电路与电池组断开。
    本设计中采用的液晶型号为内置T6963C的MGLS240128T的点阵液晶。显示及主控模块的电路如图6所示。其中，VCC为5V电源，DO～D7与MC268HC912D60A的一个8值数据口相连，引脚5、6、8为控制口，用来控制液晶的读写操作，RST(脚lO)为液晶硬件复位脚。VO口输入液晶显示驱动电压，滑动变阻器用来调节液晶显示亮度。

2 软件编程及测试
    本管理系统的核心软件是在ICCAVR编译环境下用C语言编程。依据硬件设计中的模块化设计，每一单模块中均有一个ATmega8芯片，所以在编程中按照模块任务进行单独编程，子模块主程序基本都包含模块初始化和数据处理，以及串口接受发送中断程序，在串口中断程序中，主控模块发送数据请求，各子模块在中断程序中根据收到的相关数据串向主控模块发送相应的数据。此外，各子模块根据主控模块返回的数据，进行实际器件的操作，管理系统就这样通过LIN总线进行相互通讯及操作。在相互通讯的软件调试中，通过使用串口调试软件，并将总线数据通过串口连接到PC上，方便地监测各个模块的数据，发现问题进行调试。

3 结语
    本设计采用ATmega8单片机控制，充分利用了其外围接口多、功能强的特点，操作方便，实际成本低。整个系统已经在一款电动工程车上使用，系统稳定，值得以后再进行深入研究和推广。