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车载动力电池系统及车载充电机充电技术解析

作者:(www.50khz.com) 发布于:2018/1/3 13:26:06 点击量:

车载动力电池系统及车载充电机充电技术解析

电动汽车车载动力电池的性能直接影响汽车的续航里程,车载动力锂离子电池组的安全性和串联车载充电机充电不均衡问题是限制其发展的一大阻力。结合国内外电动汽车动力电池的发展状况,对其中前景较好的锂离子电池管理系统的构成和核心功能进行了重点介绍。

电动汽车采用电能替代化石燃料作为动力,是未来交通的唯一长远解决方案。动力电池系统作为电动汽车的心脏,只有对其进行充分的了解,才能实现电动汽车的顺利推广。本文从国内外电动汽车主要车载动力电池的发展趋势角度出发,对比较有发展前景的锂离子电池及其电池管理系统进行了重点分析。

锂离子电池组车载充电机充电不均衡易使其产生过充放电问题,严重损害其使用寿命。本文提出了一种新型智能车载充电机充电模式,使电池组更加安全、可靠地车载充电机充电,能够延长其使用寿命,增加安全性,降低使用成本。

1 车载锂离子电池管理系统

作为电动汽车电池的监测“大脑”,电池管理系统(BMS)在混合动力电动汽车中可以实现对电池剩余电量的监测,预测电池的功率强度,便于对整个电池系统的了解和整车系统的掌控。

在纯电动汽车中,BMS具有预测电池剩余电量、预测行驶里程和故障诊断等智能调节功能。BMS对锂离子电池的作用尤为明显,可以改善电池的使用状态、延长电池使用寿命、增加电池安全性。BMS将是未来电动汽车发展的关键技术。

车载动力电池系统及车载充电机充电技术解析

如图1所示,BMS中数据采集模块对电池组的电压、电流和温度进行测量,然后将采集的数据分别传送到热管理模块、安全管理模块并进行数据显示。热管理模块对电池单体温度进行控制,确保电池组处于最优温度范围内。

安全管理模块对电池组的电压、电流、温度及荷电状态(SOC)估算结果进行判断,当出现故障时发出故障报警并及时采取断路等紧急保护措施。状态估计模块根据采集的电池状态数据,进行SOC和健康状态(SOH)估算。

目前主要是SOC估算,SOH估算技术尚不成熟。能量管理模块对电池的充放电过程进行控制,其中包括电池电量均衡管理,用来消除电池组中各单体的电量不一致问题。数据通信模块采用CAN通信的方式,实现BMS与车载设备和非车载设备之间的通信。

BMS的核心功能是SOC估计、均衡管理和热管理,此外还具有其他功能比如充放电管理、预车载充电机充电管理等。在电池充放电过程中,需要根据环境状态、电池状态等相关参数进行管理,设置电池的最佳充放电曲线,例如设置车载充电机充电电流、车载充电机充电上限电压值、放电下限电压值等。电动汽车的高压系统电路存在的容性负载在上电瞬间相当于短路,因此需要进行预车载充电机充电管理来防止高压电路上电瞬态电流冲击。

2 电池管理系统的核心功能

2.1 SOC估算

SOC用来描述电池剩余电量,是电池使用过程中最重要的参数之一。SOC估计是判断电池过充过放的基础,精确的估计可以最大限度的避免电池组的过充放电问题,使其更加可靠地运行。

电池SOC的估算在内部工作环境和外界使用环境变换的影响下呈现出非常强烈的非线性。影响电池容量的内外因素有多种,如电池温度、电池寿命、电池内阻等,要准确完成SOC估算有很大困难。


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