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1、第31卷第2期苏州大学学报(工科版)Vol31No.22011年4月JOURNALOFSOOCHOWUNIVERSITY(ENGINEERINGSCIENCEEDITION)Apr.2011文章编号:1673-047X(2011)-02-0035-05纯电动汽车电池管理的开发与应用林巨广,丁更新,沙伟(合肥工业大学机械与汽车工程学院,安徽合肥230009)摘要:简要介绍了搭载磷酸铁锂电池电动汽车电池管理系统与整车的关系,阐述了电池管理系统的结构,对于电池电量(SOC)的估算作出阐述,根据应用经验估算出电池可循环使用寿命
2、(SOH),通过大量实验数据说明了电池的充放电特性,这些特性对于电池管理系统的开发具有积极意义。关键词:电动汽车;磷酸铁锂;SOC;SOH;最大充放电电流中图分类号:TN911.72文献标识码:A0引言随着电化学技术的发展,电池作为一种可移动能源为电动汽车的能源问题提供了一种可行方案。目前,还没有任何一种单体电池可为电动汽车提供足够的功率需求。电池管理系统正是电池成组技术的典型应用,车辆是一运行工况极其复杂的设备,同时又具有搭载乘客的特殊安全要求,因而电池应用于车辆上不得不考虑高压安全、可靠、舒适等多种因素。驱动轿车的电池电压
3、需高达三百多伏,要获得如此高的电压就必须依赖于电池成组技术。同时对于电动汽车电子元器件的选型较为苛刻,既要保证安全特性,还需依赖于车内通讯系统,使得车内各设备协调地工作于各自的安全工作区。1电池管理系统与整车关系电动汽车内主要动力部件大致有高压点火锁、接线盒(HighVoltaageBox)、电机(TM)、电机控制器(PowerControlUnit)、DCDC、电池(Battery)、电池管理系统(BMS)、车载充电器(OnBoardCharger)等。其中电机控制器、电池管理系统、车载充电器作为收发节点,均通过CAN总线连接,因而各
4、设备经过相互通讯知晓其他部件工作状态及工作潜能,以使整车处于高效可靠的工作状态。2电池管理系统组成及工作状况电池管理系统一般包括电池单体电压、温度信号采集模块(BMU模块)、总电流及总电压信号采集模块(UI模块)、与整车的通讯模块(模块一)及高压接触器控制模块(模块二)。高压接触器控制模块(图1)包括B+接触器、B-接触器、预充接触器、直流转换器(即DCDC,用于向低压12V电源供电)接触器及车载充电器接触器,同时该模块可控制电压均衡及温度均衡。BMU主要用于采集电池单体的电压及温度等信息,通过相应接口上传至模块二,经过自身控制策略的算
5、法,实现各接触器的控制动作,从而使得电池管理系统处于对应工作模式。电池管理系统可工作于五种工作模式下,即下电模式、准备模式、放电模式、充电模式及故障处理模式。收稿日期:2010-12-26作者简介:林巨广(1963-),男,教授,主要研究方向为机器人设计及其应用、汽车生产线研制及其应用、电动汽车系统开发及其应用。36苏州大学学报(工科版)第31卷1:B+接触器2:预充接触器3:充电器接触器4:直流转换器接触器5:B-接触器图1电池管理系统高压接触器2.1下电模式下电模式是整个系统的低压与高压部分处于不工作状态的模式。在下电模
6、式下,电池管理系统控制的所有高压接触器均处于断开状态;低压控制电源处于不供电的状态。下电模式属于省电模式。2.2准备模式准备模式下,系统所有的接触器均处于未吸合状态。在该模式下,系统可接受外界的点火锁、整车控制器、电机控制器、充电插头开关等部件发出的硬线信号或受CAN报文控制的低压信号来驱动各高压接触器,从而使电池管理系统进入所需工作模式。2.3放电模式当电池管理系统检测到点火锁的高压上电信号Key_ST信号后,系统将首先闭合B-接触器。由于电机是一感性负载,为防止过大的电流冲击,B-接触器闭合后,即闭合预充接触器进入预充电状态;当预
7、充电容两端电压达到母线电压的95%时,立即闭合B+接触器并断开预充接触器进入放电模式(图2)。目前轿车常用的低压电源由一12V铅酸蓄电池提供,不仅可为低压控制系统供电,还为转向电机、雨刮电机、安全气囊及后视镜驱动电机等提供电源。为保证低压蓄电池能持续为整车控制系统供电,低压蓄电池需有充电电源,而直流转换接触器的开启即可满足这一需求。因此,当电池系统处于放电状态时,打开B+接触器后即闭合直流转换接触器,以保证低压电源持续供电。图2放电模式2.4充电模式当电池管理系统检测充电唤醒信号ChargeWakeUp时,系统即进入充电模式(图3)。
8、在该模式下B-接触器与车载充电接触器闭合,同时为保证低压控制电源持续供电,直流转换接触器处于工作状态。充电模式下,系统不响应点火锁发出的任何指令,充电插头发出的充电唤醒信号可作为判定为充电模式
