電動(dòng)車電池管理系統(tǒng)(BMS)的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、電動(dòng)汽車作為新能源汽車之一，蓄電池是其唯一動(dòng)力來(lái)源。動(dòng)力電池的工作性能決定了電動(dòng)汽車的續(xù)航里程和安全性，而電池管理系統(tǒng)(BMS)是確保動(dòng)力電池性能高效輸出的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。
　　立足于實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池組的均衡保護(hù)和電池荷電狀態(tài)SOC（State of Charge）估算，主要從均衡電路設(shè)計(jì)和SOC估算方法兩個(gè)方面進(jìn)行研究。均衡控制的難點(diǎn)在于兼顧均衡時(shí)效高、均衡能效好、成本低、電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、SOC估算精度高等指標(biāo)要求，合理地設(shè)計(jì)均衡變量、

2、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采樣策略、充放電管理策略以及能量均衡策略。由此，設(shè)計(jì)了一種基于純開關(guān)列陣式均衡電路，此方案是非能耗型均衡電路中成本最低，最易實(shí)現(xiàn)的電路。而且可以隨時(shí)對(duì)任何一節(jié)或多節(jié)單體電池進(jìn)行通斷控制，甚至可以控制整個(gè)電路的通斷，有效改善了電池組單體電池間的不一致性，避免了過(guò)流、過(guò)熱、過(guò)壓、欠壓等對(duì)電池的損害。SOC估算的難點(diǎn)在于需要采集的數(shù)據(jù)量大，精度要求高，且蓄電池的工作過(guò)程是個(gè)復(fù)雜的電化學(xué)變化，其容量受電池溫度、充放電條件、自放電率等多種

3、不確定因素的影響，電池狀態(tài)的非線性變化嚴(yán)重制約了SOC的預(yù)測(cè)精度，因而如何根據(jù)可測(cè)的電池參數(shù)對(duì)SOC作出準(zhǔn)確的估算是一個(gè)難題。由此，提出了容易實(shí)現(xiàn)且易控制的安時(shí)積分法和開路電壓法結(jié)合的SOC估算方式，兩者結(jié)合起來(lái)剛好可以取長(zhǎng)補(bǔ)短，彌補(bǔ)的各自的劣勢(shì)，發(fā)揮優(yōu)勢(shì)。
　　就串聯(lián)電池單體在充放電過(guò)程中存在容量不一致性的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種基于純開關(guān)列陣式的均衡電路，整個(gè)均衡電路只用到開關(guān)MOS管一種器件。以單體電池電壓值作為均衡變量，采用差值法

4、的控制策略，K10單片機(jī)通過(guò)電池狀態(tài)信息采集模塊實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池的狀態(tài)信息，并控制開關(guān)MOS管的導(dǎo)通和關(guān)斷，進(jìn)而控制各單體電池的充放電時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)整體電池組的均衡充放電，解決了串聯(lián)電池單體存在不一致問(wèn)題。根據(jù)目前常用的SOC估算方法及其應(yīng)用范圍，用開路電壓法測(cè)得SOC初始值，結(jié)合安時(shí)積分法，通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器把SOC初始值和電流采樣值轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，送入FPGA進(jìn)行數(shù)據(jù)處理即可得到SOC值。搭建簡(jiǎn)單易行的電池管理系統(tǒng)平臺(tái)進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，構(gòu)建的電池管