電動(dòng)客車電池管理系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)及其研究.pdf

1、現(xiàn)在國(guó)家大力扶持新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，而制約純電動(dòng)汽車迅速發(fā)展的瓶頸就是動(dòng)力電池系統(tǒng)集成關(guān)鍵技術(shù)的突破。動(dòng)力電池系統(tǒng)集成關(guān)鍵技術(shù)包括：電池組總成、充電系統(tǒng)、用電系統(tǒng)和維護(hù)管理系統(tǒng)。電池組總成包括電池組的串并匹配與電堆在充放電過(guò)程中的熱平衡設(shè)計(jì)和在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中的抗振動(dòng)設(shè)計(jì)。充電系統(tǒng)的難點(diǎn)在于采用什么充電方式可以快速有效地對(duì)電池組充電，又不會(huì)造成電池組內(nèi)部溫度的急劇升高和影響電池的使用壽命。用電系統(tǒng)的難點(diǎn)在于怎樣精確的計(jì)算出當(dāng)前電池組剩余

2、容量，維護(hù)管理系統(tǒng)的難點(diǎn)在于時(shí)刻保護(hù)整個(gè)電池控制系統(tǒng)正常有效地工作。
　　本論文所研究的就是動(dòng)力電池系統(tǒng)集成關(guān)鍵技術(shù)-電池管理系統(tǒng)(BMS)。而現(xiàn)有的論文主要是針對(duì)其中的某一方面做研究，而本文從實(shí)際純電動(dòng)客車整體系統(tǒng)上來(lái)考慮設(shè)計(jì)電池管理系統(tǒng)，目的在于解決上述關(guān)鍵技術(shù)的難點(diǎn)。
　　該電動(dòng)客車用電池選用18650型2500mAh的鋰離子電池，首先利用一組4串2并的筆記本電池組設(shè)計(jì)小型的電池管理系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)及管理電動(dòng)工具，旨在了解鋰離

3、子電池的充放電特性。通過(guò)該控制器實(shí)現(xiàn)了間歇變脈沖方式充電，電池電壓，電流，溫度的采樣反饋，電池過(guò)壓，欠壓，過(guò)流，過(guò)溫保護(hù)，上下位機(jī)IIC通訊，TI阻抗跟蹤算法計(jì)算電池剩余電量等功能。通過(guò)筆記本電池管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及Neware公司的分容柜上大量的電池充放電測(cè)試實(shí)驗(yàn)，使得對(duì)鋰離子電池的內(nèi)部特性有一定程度的了解。這對(duì)電動(dòng)客車上的電池管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
　　該電動(dòng)客車上總控制系統(tǒng)是基于CAN總線來(lái)設(shè)計(jì)的。包括1.操縱控制系統(tǒng)(具

4、有檔位控制，驅(qū)動(dòng)油門信號(hào)控制等功能)；2.電機(jī)驅(qū)動(dòng)及能量回收控制；3.電池管理系統(tǒng)；4.儀表MultiIC模塊等輔助控制子系統(tǒng)。
　　了解BMS在電動(dòng)客車總控制系統(tǒng)中的位置及作用后，開始設(shè)計(jì)電動(dòng)客車上的電池管理系統(tǒng)。首先根據(jù)客車驅(qū)動(dòng)電機(jī)參數(shù)(額定功率110KW，相電流440V)及續(xù)航里程(一次充電續(xù)航250km以上，續(xù)航里程受電機(jī)的功率,扭矩,效率,轉(zhuǎn)速等幾個(gè)參數(shù)影響)計(jì)算電池組的匹配(800V/360Ah，190串144并)。充

5、電系統(tǒng)包括兩種(市電充電及充電站充電)，充電方式選用主動(dòng)式自管理充電方式。用電系統(tǒng)電池組剩余電量的估算選用SPKF算法在線估算。維護(hù)管理系統(tǒng)主要是根據(jù)電池組內(nèi)電池的采樣數(shù)據(jù)控制充放電回路開斷和電池均衡處理來(lái)監(jiān)控的。
　　整個(gè)電池管理系統(tǒng)采用逐層監(jiān)控的方式通過(guò)IIC通訊反饋采樣數(shù)據(jù)到主控板，主控板是基于S3C2410芯片設(shè)計(jì)的，該控制板的作用是1：通過(guò)雙口RAM傳遞采集板反饋數(shù)據(jù)到EP1C12(FPGA芯片---實(shí)現(xiàn)SPKF算法)控