BMS电源管理系统开发__CAN总线通信模块文献综述

 2021-09-27 12:09

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文献综述

1.前言

日前,气候变化、能源以及环境问题已经成为当今人类社会共同面对的长期问题。在交通运输领域,汽车的能源消耗占主要工业国家能源消耗的两成以上。而国家环保总局的一项报告却显示,中国的大雾天气有79%的部分由汽油污染造成;全世界空气污染最严重的20个城市中,有16个在中国。因此,现代社会能源的危机性及大气污染的严重性使得人们认识到传统内燃机的不足,需要新型的、污染小的能源的进一步辅助。为此,推动全球汽车工业产业结构升级和动力系统电动化战略转型,促进具有多层次结构的电动汽车社会基础产业形成和相应的政策、组织保障体系建设,助推可持续发展新能源汽车社会成为了一种必然趋势。纯电动汽车作为新能源汽车中重要的一员将是汽车工业将要面临的一场深刻的革命。

中国作为世界能源消耗大国和环境保护的重要力量,发展新能源汽车将成为我国改善能源和污染问题、提高民族汽车工业竞争力的一项重要举措。我国于2001年开始研发电动汽车这一重大科技项目,经过两个五年计划的科技攻关以及奥运、世博、十城千辆示范平台的应用拉动,中国电动汽车从无到有,技术处于持续进步状态,建立起了具有自主知识产权的电动汽车全产业链技术体系。在将来,我国的新能源电动汽车会逐渐走向商品化及应用阶段,必将成为中国汽车的发展方向。

动力蓄电池是电动汽车的动力来源,它的性能好坏直接决定了整车的质量,其重要性是不言而喻的。其主要性能指标包括能量密度、功率密度与使用寿命等。为了更合理的使用蓄电池,国内外各个研究机构都非常重视对电池管理系统的研究与开发[1]。采用性能可靠、能精准测量系统参数、通信精确迅速的电池管理系统(BMS)能够为更合理地利用蓄电池能量,延长蓄电池的使用寿命以及为蓄电池的安全使用提供保障[2]。

电动汽车电池管理系统作为电动汽车当中一个越来越关键的部分,是连接车载动力电池和电动汽车的重要纽带,其主要功能是:电池物理参数实时监测;电池状态估值;电池诊断与预警;充,放电与预充控制;均衡管理和热管理等。由此可见,设计智能化的消息节点,组建新的汽车通信网络是十分必要的[3]。为了实现电池管理系统的功能,电池管理系统和底层电池数据采集电路的数据传输、电池管理系统和整车控制器的通信都必须选择一种可靠的通信方式--CAN[Control(Controller)AreaNetwork]总线通信方式。

CAN总线是一种现代汽车工业中广泛采用的总线形式,也是唯一取得国际标准的现场总线。在电动汽车领域中它是连接BMS与整车HCU[HybridCombiningUnit]之间的信息桥梁,BMS将电池的状态参数通过CAN总线发给HCU,HCU通过判断当前的电池状态来做出决策,分配电机和发动机之间的功率,控制电池的充放电。同时BMS还可以接收HCU发来的相关命令,做出相应的处理。CAN总线与其他的工业总线相比具有许多优点,支持分布式控制和实时控制。由于采用了许多新技术和独特的设计,与一般的通信总线相比,CAN总线的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性,很适合电池管理系统的通信。

2.电池管理系统中CAN总线通信模块的研究现状

现场总线是安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线。它是一种工业数据总线,是自动化领域中底层数据通信网络。简单说,现场总线主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信,以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题。

随着计算机技术、通信技术、集成电路技术的发展,以全数字式现场总线为代表的互联规范正在迅速发展壮大。近十几年,由于现场总线的标准没有建立,以不同国家及厂商为代表的现场总线种类繁多。如德国西门子的ProfiBus、法国的FIP、挪威的FINT、Echelon公司的LONWorks、德国Bosch公司的CAN等40余种。

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