电动汽车动力电池及电源管理第七章电动汽车电源管理系统
66页1、引入,电池管理系统( Battery Management System, BMS)是用来对蓄电池组进行安全监控及有效管理,提高蓄电池使用效率的装置。对于电动车辆而言,通过该系统对电池组充放电的有效控制,可以达到增加续驶里程,延长使用寿命,降低运行成本的目的,并保证动力电池组应用的安全性和可靠性。动力电池管理系统已经成为电动汽车不可缺少的核心部件之一。本章将重点介绍动力电池管理系统的构成、功能和工作原理。,目录,本章学习目标,1.掌握动力电池管理系统的功能 2.掌握动力电池管理系统电压、电流、温度等参数采集方法 3.掌握动力电池电量管理、电安全管理、均衡管理、热管理等的实现方法,7.1动力电池管理系统功能及参数采集方法,7.2 动力电池电量管理系统,7.3 动力电池的均衡管理,7.4 动力电池的热管理,7.5 动力电池的电安全管理及数据通讯,7.1 动力电池管理系统功能及参数采集方法,学习目的,电池管理系统的功能,数据采集、电池状态计算、能量管理、安全管理、热管理、均衡控制、通信功能和人机接口,单体电压采集方法,(1)继电器阵列法 组成:端电压传感器、继电器阵列、A/D转换芯片、光耦、
2、多路模拟开关 应用特点:所需要测量的电池单体电压较高而且对精度要求也高的场合使用,单体电压采集方法,(2)恒流源法 组成:运放和场效应管组合构成减法运算恒流源电路 应用特点:结构较简单,共模抑制能力强,采集精度高,具有很好的实用性。,单体电压采集方法,(3)隔离运放采集法 组成:隔离运算放大器、多路选择器等 应用特点:系统采集精度高,可靠性强,但成本较高,单体电压采集方法,(4)压/频转换电路采集法 组成:压/频转换器、选择电路和运算放大电路 应用特点:压控振荡器中含有电容器,而电容器的相对误差一般都比较大,而且电容越大相对误差也越大,单体电压采集方法,(5)线性光耦合放大电路采集法 应用特点:线性光耦合放大电路不仅具有很强的隔离能力和抗干扰能力,还使模拟信号在传输过程中保持较好线性度,电路相对较复杂,精度影响因素较多,基于线性光耦合元件TIL300的电池单体电压采集电路原理图,电池温度采集方法,(1)热敏电阻采集法 原理:利用热敏电阻的阻值随温度的变化而变化的特性,用一个定值电阻和热敏电阻串联起来构成一个分压器,从而把温度的高低转化为电压信号,再通过模数转换得到温度的数字信息。 特点
3、:热敏电阻成本低,但线性度不好,而且制造误差一般也比较大。,电池温度采集方法,(2)热电偶采集法 原理:采集双金属体在不同温度下产生不同的热电动势,通过查表得到温度的值。 特点:由于热电动势的值仅和材料有关,所以热电偶的准确度很高。但是由于热电动势都是毫伏等级的信号,所以需要放大,外部电路比较复杂。,电池温度采集方法,(3)集成温度传感器采集法 原理及特点:集成温度传感器虽然很多都是基于热敏电阻式的,但都在生产的过程中进行校正,所以精度可以媲美热电偶,而且直接输出数字量,很适合在数字系统中使用。,18B20,AD590,电池工作电流采集方法,7.2 动力电池电量管理系统,学习目的,引入,电池电量管理是电池管理的核心内容之一,对于整个电池状态的控制,电动车辆续驶里程的预测和估计具有重要的意义 由于动力电池荷电状态(SOC)的非线性,并且受到多种因素的影响,导致电池电量估计和预测方法复杂,准确估计SOC比较困难。,电池SOC估算精度的影响因素,(1)充放电电流 大电流可充放电容量低于额定容量,反之亦然。 (2)温度 不同温度下电池组的容量存在着一定的变化。 (3)电池容量衰减 电池的容量在
4、循环过程中会逐渐减少。 (4)自放电 自放电大小主要与环境温度有关,具有不确定性。 (5)一致性 电池组的一致性差别对电量的估算有重要的影响。,精确估计SOC的作用,1)保护蓄电池。 准确控制电池SOC范围,可避免电池过充电和过放电 2)提高整车性能。 SOC不准确,电池性能不能充分发挥,整车性能降低 3)降低对动力电池的要求。 准确估算SOC,电池性能可充分使用,降低对动力电池性能的要求 4)提高经济性。 选择较低容量的动力蓄电池组可以降低整车制造成本 由于提高了系统的可靠性,后期维护成本降低,SOC估计常用的算法,(1)开路电压法 随着放电电池容量的增加,电池的开路电压降低。可以根据一定的充放电倍率时电池组的开路电压和SOC的对应曲线,通过测量电池组开路电压的大小,插值估算出电池SOC的值,SOC估计常用的算法,(2)容量积分法 容量积分法是通过对单位时间内,流入流出电池组的电池进行累积. 从而获得电池组每一轮放电能够放出的电量,确定电池SOC的变化。,SOC估计常用的算法,(3)电池内阻法 电池内阻有交流内阻(常称交流阻抗)和直流内阻之分,它们都与SOC有密切关系。准确测量电池单
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