電動客車電池管理系統(tǒng)的整體設(shè)計及其研究.pdf

1、現(xiàn)在國家大力扶持新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，而制約純電動汽車迅速發(fā)展的瓶頸就是動力電池系統(tǒng)集成關(guān)鍵技術(shù)的突破。動力電池系統(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程中的熱平衡設(shè)計和在實際運行過程中的抗振動設(shè)計。充電系統(tǒng)的難點在于采用什么充電方式可以快速有效地對電池組充電，又不會造成電池組內(nèi)部溫度的急劇升高和影響電池的使用壽命。用電系統(tǒng)的難點在于怎樣精確的計算出當前電池組剩余

2、容量，維護管理系統(tǒng)的難點在于時刻保護整個電池控制系統(tǒng)正常有效地工作。
　　本論文所研究的就是動力電池系統(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其中的某一方面做研究，而本文從實際純電動客車整體系統(tǒng)上來考慮設(shè)計電池管理系統(tǒng)，目的在于解決上述關(guān)鍵技術(shù)的難點。
　　該電動客車用電池選用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)計小型的電池管理系統(tǒng)驅(qū)動及管理電動工具，旨在了解鋰離

3、子電池的充放電特性。通過該控制器實現(xiàn)了間歇變脈沖方式充電，電池電壓，電流，溫度的采樣反饋，電池過壓，欠壓，過流，過溫保護，上下位機IIC通訊，TI阻抗跟蹤算法計算電池剩余電量等功能。通過筆記本電池管理系統(tǒng)的設(shè)計及Neware公司的分容柜上大量的電池充放電測試實驗，使得對鋰離子電池的內(nèi)部特性有一定程度的了解。這對電動客車上的電池管理系統(tǒng)設(shè)計打下堅實的基礎(chǔ)。
　　該電動客車上總控制系統(tǒng)是基于CAN總線來設(shè)計的。包括1.操縱控制系統(tǒng)(具

4、有檔位控制，驅(qū)動油門信號控制等功能)；2.電機驅(qū)動及能量回收控制；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在電動客車總控制系統(tǒng)中的位置及作用后，開始設(shè)計電動客車上的電池管理系統(tǒng)。首先根據(jù)客車驅(qū)動電機參數(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)航里程受電機的功率,扭矩,效率,轉(zhuǎn)速等幾個參數(shù)影響)計算電池組的匹配(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監(jiān)控的。
　　整個電池管理系統(tǒng)采用逐層監(jiān)控的方式通過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)計的，該控制板的作用是1：通過雙口RAM傳遞采集板反饋數(shù)據(jù)到EP1C12(FPGA芯片---實現(xiàn)SPKF算法)控