針對目前電動汽車鋰離子電池組所用的保護(hù)電路大多都由分立原件構(gòu)成，存在控制精度不夠高、技術(shù)指標(biāo)低、不能有效保護(hù)鋰離子電池組等特點(diǎn)，本文中提出一種基于單片機(jī)的電動汽車36V鋰離子電池組(由10節(jié)3.6V鋰離子電池串聯(lián)而成)保護(hù)電路設(shè)計(jì)方法，利用高性能、低功耗的ATmega16L單片機(jī)作為檢測和控制核心，用由MC34063構(gòu)成的DC/DC變換控制電路為整個保護(hù)電路供應(yīng)穩(wěn)壓電源，輔以LM60測溫、MOS管IRF530N作充放電控制開關(guān)，實(shí)現(xiàn)對整個電池組和單個電池的狀態(tài)監(jiān)控和保護(hù)功能，達(dá)到延長電池使用壽命的目的。

保護(hù)電路硬件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)以單片機(jī)為數(shù)據(jù)處理和控制的核心，將任務(wù)設(shè)計(jì)分解為電壓測量、電流測量、溫度測量、開關(guān)控制、電源、均衡充電等功能模塊。系統(tǒng)的總體框圖如圖1所示。

圖1系統(tǒng)的總體框圖

電池組電壓、電流、溫度等信息通過電壓采樣、電流采樣和溫度測量電路，加到信號采集部分的A/D輸入端。A/D模塊將輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并傳輸給單片機(jī)。單片機(jī)作為數(shù)據(jù)處理和控制的核心，一方面實(shí)時(shí)監(jiān)控電池組的各項(xiàng)性能指標(biāo)和狀態(tài)，一方面根據(jù)這些狀態(tài)參數(shù)控制驅(qū)動大功率開關(guān)。由于使用了單片機(jī)，使系統(tǒng)具有很大的靈活性，便于實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜控制，從而能方便地對系統(tǒng)進(jìn)行功能擴(kuò)展和性能改進(jìn)。

1、ATmega16L單片機(jī)模塊

從低功耗、低成本設(shè)計(jì)角度出發(fā)，單片機(jī)模塊采用高性能、低功耗的ATmega16L單片機(jī)作為檢測與控制核心。ATmega16L是基于增強(qiáng)的AVRRISC結(jié)構(gòu)的低功耗8位CMOS微控制器，內(nèi)部帶有16k字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash，512字節(jié)EEpROM，1k字節(jié)SRAM，32個通用I/O口線，32個通用工作寄存器(用于邊界掃描的JTAG接口，支持片內(nèi)調(diào)試與編程)，3個具有比較模式的靈活按時(shí)器/計(jì)數(shù)器(T/C)(片內(nèi)/外中斷)，可編程串行USART，有起始條件檢測器的通用串行接口，8路10位具有可選差分輸入級可編程增益(TQFp封裝)的ADC，具有片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗按時(shí)器，一個SpI串行端口，以及6個可以通過軟件進(jìn)行選擇的省電模式。由于其先進(jìn)的指令集以及單時(shí)鐘周期指令執(zhí)行時(shí)間，ATmega16L的數(shù)據(jù)吞吐率高達(dá)1MIpS/MHz，從而可以緩減系統(tǒng)功耗和處理速度之間的矛盾。

單片機(jī)的輸入輸出設(shè)計(jì)如圖2所示。由電源部分降壓、穩(wěn)壓得到的3.3V電壓通過端口10為單片機(jī)供應(yīng)工作電壓;端口12和13為反向振蕩放大器與片內(nèi)時(shí)鐘操作電路的輸入端和反向振蕩放大器的輸出端，為單片機(jī)供應(yīng)工作晶振;端口30是端口A與A/D轉(zhuǎn)換器的電源，使用ADC時(shí)通過一個低通濾波器與端口10的VCC連接;端口37，38的ADC3，ADC2是經(jīng)過轉(zhuǎn)換后待檢測的電壓、電流值;端口39、40的ADC1、ADC0是經(jīng)過溫度傳感器轉(zhuǎn)換后的溫控電壓值。