刘丹妮 申建武

摘要：本文设计的电池管理系统是以STM32F101为主控处理器，与之配套CAN总线和各个电池参数数据采集单元，同时具有分析数据与储存功能，还有方便的PC端接口，可以更方便人们了解车辆的工作情况;同时还有与此系统配套的显示屏，可以显示文字与图像，更加能方便驾驶人员对于整体车况的了解。此次设计在保证电池管理系统整体的性能和安全性的前提下，尽可能的使用高质量、低成本的元器件，大大减少成本，适合在电动汽车上普遍使用。

关键词：电池管理系统;STM32F101;数据采集单元

1. 引言

随着人民生活水平的不断提高，传统燃料内燃机汽车在世界上的保有量在不断增加，使得人类面临着生物能源短缺、气候逐年变暖、大气和水的污染越来越严重等问题。人类必须想办法来解决这些问题。各国面对着日益严峻的节能减排压力，寻找新的技术、开发低污染甚至零污染的清洁汽车成为了解决以上问题的有效途径。因此各国相继出台了适合本国国情的新能源电动汽车发展战略，大力推广本国电动汽车行业的发展。主要因为电动汽车具有低噪声、低热福射、低排放甚至零排放的环境友好特点。电动汽车的出现无疑对于保护化石能源和减少空气污染起到了重要作用。

2. 电池管理系统基本概述

电池管理系统（BMS）又可以称为电池管家或电池保姆，它的主要作用是智能化管理蓄电池的每项参数，可以防止电池的过充电和过放电，延长电池的使用寿命，还可以监控电池的各项参数的实时状态，可以根据电池状态进行故障诊断和报警，同时电动汽车在充电桩或家里充电的时候，可以实时监测充电器和电池的温度，防止过热。同时可以实时管控充电桩或充电器输入的电压电流，更好的保护电动汽车车载蓄电池，可以防止车载蓄电池因短路引起自燃，避免带来财产经济损失，保障人们生命安全。

3. 硬件系统的设计

电池管理系统的硬件设计是电池管理系统稳定运行的基础。所以，好的电池管理系统硬件设计就显得尤为重要，直接关系到电池管理系统的整体运行情况。

3.1电池控制系统整体结构设计

电池控制系统的硬件设计可以划分为几大区域，分别为：数据采集区、中断控制器、通讯显示部分。电池控制系统整体结构设计如图1所示

3.2电池参数采集监控单元设计

其中包括温度监测单元设计，充放电电流监测单元设计，电池电压监测单元设计。如图分别是单个温度采集器工作图，单个电池电压数据采集图，如图2图3所示。

3.3中央控制处理器单元设计

本设计采用的中央处理器是STM32F101，这款处理器的核心是32位的ARM的CPU，这款处理器的CPU最高工作频率可达36MHz，完全可以满足电动汽车管理系统中的各种数据的实时处理。存储器则是高达128K字节的高速闪存，完全可以快速的记录下电动汽车内各种数据。同时这款中央处理器还自带LCD屏的并行接口，为连接显示屏提供了快捷、方便。

3.4CAN通讯总线单元设计

CAN总线，又可叫做CAN通讯总线。CAN是控制器局域网络ControlAreaNetwork的简称，最早于1983年德国BPSCH公司为汽车应用而开发，用于汽车内部测量与执行之间的数据通信。电池监控系统是电动汽车内部CAN总线的重要组成部分。电动汽车内部CAN总线的总构成图如图4所示。

3.5显示单元的设计

本设计所选用的显示屏是DM12864M，它本身自带汉字库，省去了后期繁琐的汉字破解或汉字库捆绑软件的更新。并且还可以显示图像信息，更加方便驾驶人员对整车情况的了解。显示屏显示的内容可以是电池剩余电量、电压、电流数值等。

4. 软件系统的设计

温度、电流、电压和剩余电量这些数据的采集与传输可以实现同步进行，因为主处理器STM32F101的性能完全可以同时进行，这样可以大大减少程序的反应时间，更加快速的完成数据的实时监测，提高整车的电池管理系统的安全系数。STM32F101在接受到信号之后要进行一个判断，判断这些数据是否超过各厂商所生产的电动汽车内部元器件规定的数据阈值，然后进行判断是否发出警报，这也是全车的重中之重。

4.1CAN总线内A/D模数转化流程

A/D模数转换流程是电充管理系统中很重要的一个流程。将模拟信号转换位数字信号可以更加方便主控处理器STM32F101进行对数据的分析，同时可以方便FM24C16进行数据存储。

5. 总结

本设计是一种纯电动汽车的电池管理系统。本设计拥有温度、电流、电压采集单元，同时具有中央控制处理器、存储单元以及显示单元，更加完善电池管理系统的整体结构。通过CAN总线的连接使各单元成为一个总体，并且尽量减少布线面积，减少线路自身流过电流所产生的温度上升，同时可以留出大量面积增添其他元器件。旨在设计的电池管理系统在安全性、精准度不下降的情况下采用最经济的元件，可以进行大规模的量产。降低电池管理系统整体的造价和售卖价格，遵从我国对新能源汽车的大力推广与扶持。

参考文献

[1]刘忠其.电动汽车用電池管理系统平台设计[D].北京：北京交通大学， 2010.

[2]陈宝民.电动汽车电池管理系统设计[D].秦皇岛：燕山大学，2014.

[3]田家路.基于STM32的电动汽车锂电池管理系统设计[D].淮南市：安徽理工大学，2017.