插电式快充混合动力客车电池管理系统设计

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随着环境污染问题的加剧,尤其是近年来随着PM2.5和雾霾逐渐被人们所认识,燃油机动车作为现在城市污染的重要来源,迫切需要改进和替换。纯电动汽车和插电式混合动力汽车以其节能环保的优势引起越来越多的重视;对于在电动汽车的研究和发展上,车载动力电池及其管理系统的研究与制造占据着重要的位置;镍氢(NI-MH)电池具有能量密度和功率密度较高,快速充电和深度放电性能好,充放电效率高,全密封免维护的优点,被广泛用于混合动力汽车;因为动力电池较高的成本和不确定的工作环境,需要配套电池管理系统(BMS)来监控电池的状态,在保证电池安全工作的前提下,尽可能地延长电池的使用寿命,进而降低电池的使用成本。本文中涉及的镍氢电池组为了满足客车能工作在纯电动和混合动力两种模式下,采用3组302V/40Ah电池并联组成302V/120Ah电池组;分析现在主流的BMS设计,对比之后发现没有针对镍氢电池设计的专用电池管理芯片,因此系统中单体电压和温度的采样电路均需要自己设计。系统采用主从式结构,主模块负责总电压,总电流的采样,系统SOC的计算,管理和协调各从模块的工作及与整车ECU的通信;3个从模块分别负责各自电池组的监控和与主模块的通信。整个系统的通讯均采用CAN通信,协议采用SAEl939,因为系统中数据交换量较大,采用内外双层CAN总线通信,内部CAN解决BMS系统内部主从通信,包括主从控制命令,从系统参数汇总,监控数据上传;外部CAN主要负责与整车ECU及充电机的通信,两层结构既保证了系统通信的实时性,也避免了内部通信对整车系统CAN总线的干扰,降低总线负载率。电池SOC的估算采用安时积分法加上过充过放,自放电及稳态开路电压校正确定。系统通过实车路况试验验证,运行正常,采样精度较高,SOC估算精度满足运行要求,电池组热管理和各项保护机制均能正常工作,确保了车辆的安全运营。
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