新能源蓄电池管理系统的准确分析

来源:华文易迅 时间:2022-08-25 09:00:00

近几年，我国整体经济建设发展很快，公路产业的迅猛发展促进了我国汽车工业的不断进步，提高了人们的出行质量。新型能源汽车的优点是工作效率高、稳定性好、结构简单。但这类车的电池设计成本更高，续航里程更短。为了保证新能源电池的使用寿命，控制汽车使用环节的成本，我们必须重视动力电池管理系统的设计和开发。

1.管理新能源汽车动力电池。

一要加大关键技术攻关，鼓励汽车操作系统.动力电池等研发创新。支撑新能源汽车与能源、交通、信息、通信等行业深度融合，推动电动化、网络化、智能化技术互融协同发展，推进标准对接和数据共享。二要加强充换电、加氢站等基础设施建设，加快高速公路和城乡公交快充网络的形成。为修建充电桩作为公用设施提供资金支持。提倡换电模式的应用。

2.电池管理部门所采用的主要技术。

1.检测工作参数，在电池管理系统中，工作参数的检测主要包括工作电流、电压、温度等。通过对电池电压、充、放电电流、温度等进行测量，需要采集单体电池的电压测量数据，根据这些数据来判断电池的工作状态；在估计充电状态时，要用单体电池的电压，而其它功能也要依靠电压数据展开计算。SOC算法，采用卡尔曼滤波器作为SOC算法，能实现SOC的静态学习，利用剩余电量的计算方法，计算电池SOC初始值。该方法需要借助于大量实验数据，准确地获得电池的使用信息，掌握电池两端的温度信息和电压值，保证SOC初始值计算比较精确。再以此值为基本输入值，应用卡尔曼滤波器估计电池SOC值，并应用卡尔曼滤波器估计。但在这一过程中所采用的计算公式和非线性方程，需要在实际计算时进行线性化，通过估计和给出误差协方差矩阵来估计误差范围，最终得到SOC的精确值。

3.设计新能源汽车动力电池管理系统。

3.1主ECU。

主ECU包括估计SOC.对电流.电压进行采集和计算的程序，并对故障进行分析.给出报警和数据通讯程序等。主控制单元将接收到的各参数(单体电池温度.电压等)和被测得的自身SOC.电流.总电压等数据综合分析，判断出整个电池组的工作状态，并记录其运行的历史数据。

3.2管理模式。

电池管理分为集中式管理和分散管理两种。采用集散式管理，主要采用主从式分布结构，完成电流、温度、电压等信息检测，以确保电池组形成均衡控制局面；使用本系统可以对电池SOC值进行估计，并确定电池有“过充或过放”等问题后，还可启动保护功能。在控制板上能提供电池与整车通讯网络.CAN接口.上位机串口连接功能。主控制台的控制方面，能与采集板模块功能密切相关，彼此独立。在电池组中，通过采集板来检测单体电池的各项参数，达到平衡控制。电池组工作电流的采集由主面板完成，数据分析，SOC估计等。通过CAN网络，实时发送电池状态信息并将处理结果发送到整车控制器。主面板中具有与主机通讯的功能，通过串口获取采集到的数据，并将数据发送给上位机，由上位机进行处理后进行显示，完成人机接口操作。

3.3产品的集成和标准化。

锂离子电池组的主要管理系统。因为蓄电池的种类不同，其性能也各不相同，因此设计的电池管理系统也有很大的差别。集成化管理，使电池管理系统的产品实现标准化操作，无需区分电池系统类型，在检测准确度、实施热管理、进行均衡管理、电磁兼容性和电学性能适应性等方面，实现电池管理的标准化。

3.4电量检测。

电池组结构采用三阶等效模型，利用高阶特性及在工作过程中产生高斯白噪声，使电池组处于模式切换状态时，也会产生噪声。在切换中继电环节时，可能会因检测数据有误差，汽车运行环节会出现振动问题，还会对电池产生随机干扰。为此，对嵌入式滤波算法以及电池检测进行了考虑，扩展了卡尔曼滤波器这一算法，可以实现当电池组电量变化时随机噪声被过滤掉。

3.5蓄电池系统可靠性优化设计建议。

1.选择断路器、熔断器等与电池系统配套的保护装置，合理构建电池系统拓扑结构。2.优化动力电池系统的电气线路，提高动力电池系统的安全保护等级，避免由于损坏污染等原因引起系统正、负极母线短路。3.选择更安全、可靠的动力电池，优化机车控制系统，避免动力电池误用导致电池内部短路。4.配置一套安全冗余保护电路，由硬件构成，通过电池系统电压和温度检测器来判断检测结果。为了避免电池管理系统(BMS)因软件保护逻辑故障而导致的电池保护完全失效，而对电池系统进行动作保护。

3.6加强检验和评估标准。

蓄电池管理系统就是在复杂的车载环境下运行，要保证其在各种气候条件下都能正常工作，就需要对产品进行检测，以保证系统具有较好的环境适应性。根据标准要求，在电池管理系统的检测与评估中，要对各种温度环境、湿度环境以及振动环境的适应性进行检测。可以根据以下标准来做。一种是运行在高温环境下的电池管理系统，经测试后，能清楚其工作状态从室内温度升高到65度，在1小时后，可准确地分析电池管理系统的数据。二是电池管理系统在低温环境下工作，经测试能清楚地表明，其工作状态由室内温度降至零下25℃，在1小时后，可对电池管理系统数据进行精确分析。三是对电池管理系统耐高温性能的测试，能清楚地表明，在室温升高至85℃后，在4小时后，可准确地分析电池管理系统的数据。第四，对电池管理系统耐寒性能进行测试，可确定其工作状态由室内温度降至-40℃，并在4小时后恢复至正常室温后，可了解电池管理系统资料是否准确。五是电池管理系统耐温变化性试验，使系统在高温条件下保持2小时，循环5次，使系统恢复至室温正常时，对电池管理系统数据是否准确。电瓶管理系统耐盐雾性试验，正常插接后，盐雾试验持续6小时，室温恢复正常后，分析电池管理系统各项数据是否准确。测试电池管理系统的耐湿热性能，可达48小时，当室内温度恢复正常后，可对电池管理系统数据进行准确分析。

结语

因此，合理地设计新能源汽车的电池管理系统，对车辆的安全使用和电池的有效利用有很大影响。本文通过深入分析电池使用原理，完善系统软硬件设计，以满足汽车动力电池使用要求，提高电池利用率，加快新能源汽车产业发展。