純電動(dòng)汽車電源管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文-文庫(kù)吧
2024-10-06 22:19 本頁(yè)面
【正文】 J8J9J10From ChargeTo DCTo HVBOX+CJ11J12 （ 1）德國(guó)柏林大學(xué)研制的電池管理系統(tǒng) 系統(tǒng)包括：顯示模塊、速度調(diào)節(jié)模塊、溫度調(diào)節(jié)模塊 、上位機(jī)診斷模塊，還有為電池模塊配備的平衡器?？傮w控制方案中，采用 CAN 總線模式，微處理單元采用西門子公司的 Microcontroller80C167CR。 電 流電 池 模 塊 3電 池 模 塊 2電 池 模 塊 1電 池 模 塊 4 電 池 模 塊 5電 池 管 理 系 統(tǒng) 控 制 模 塊U 1U 2U 3 U 4U 5上 位 機(jī) 診 斷 模 塊充 電 機(jī) 顯 示 模 塊 速 度 調(diào) 節(jié) 模 塊溫 度 調(diào) 節(jié) 模 塊 該電池管理系統(tǒng)是目前國(guó)際上功能比較全、技術(shù)含量比較高的電動(dòng)汽車用電池管理系統(tǒng)，其主要功能主要包括防止電池過(guò)放充電、電池組熱管理、基于模糊專家系統(tǒng)的剩余電量估計(jì)、用神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)辨識(shí)電池。 （ 2）韓國(guó)大宇公司 DEV55 電動(dòng)汽車用電池管理系統(tǒng) 該電池管理系統(tǒng)的主要功能有：數(shù)據(jù)采集、優(yōu)化充電、 SOC 估 計(jì)與顯示、安全管理、能量管理、電池管理和故障診斷功能。 電池管理系統(tǒng)有電池控制單元（ BCU）、主充電器、輔助充電器、熱管理系統(tǒng)、SOC 計(jì)算、電池報(bào)警系統(tǒng)、模塊傳感器裝置和安全模塊構(gòu)成，其中 BCU 發(fā)揮核心功能。 BCU 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池工作狀態(tài)，向各子程序系統(tǒng)發(fā)送正確的指令以使動(dòng)力電池正常工作。 （ 3）北京交通大學(xué)研制的電池管理系統(tǒng) 第 6 頁(yè) 共 22 頁(yè) 主 控 制 器顯 示按 鍵歷 史 記 錄日 歷 時(shí) 鐘遠(yuǎn) 程 監(jiān) 控輸 出 接 口電 流 檢 測(cè)檢 測(cè)模 塊檢 測(cè)模 塊檢 測(cè)模 塊檢 測(cè)模 塊電 池模 塊 1電 池模 塊 2電 池模 塊 3電 池模 塊 n電 流 環(huán) 通 訊 網(wǎng) 絡(luò) 這個(gè)電池和管理系統(tǒng)是在國(guó)家“ 863”計(jì)劃支持下由北京交通大學(xué)完成的用于動(dòng)力鎳氫蓄電池監(jiān)測(cè)及管理的系統(tǒng)裝置，在 2020 年 12 月 科技部驗(yàn)收了這個(gè)電池管理系統(tǒng)項(xiàng)目。系統(tǒng)裝置可以監(jiān)控電池的運(yùn)行狀態(tài)、估量電池的剩余電量、對(duì)使用過(guò)程中出現(xiàn)的故障進(jìn)行早期的診斷和充電。 電動(dòng)汽車用蓄電池 根據(jù)汽車的使用特點(diǎn)，其實(shí)用的動(dòng)力電池一般應(yīng)具有比能量高、比功率大、自放電少、工作溫度范圍寬、能快速充電、使用壽命長(zhǎng)和安全可靠等特點(diǎn)。前景比較好的是鎳氫蓄電池，鉛酸蓄電池，鋰離子電池， （ＢＭＳ） 狀 態(tài) 計(jì) 算 和能 量 管 理數(shù) 據(jù)采 集接口繼 電 器 安 全 管 理熱 管 理 電池組均衡電路B M S充 電 負(fù) 載 放 電功 率 流信 號(hào) 流 人 機(jī) 接 口通 信 功 能溫 度 控 制電 壓電 流溫 度 第 7 頁(yè) 共 22 頁(yè) 電池能量管理系統(tǒng)是保持動(dòng)力電源系統(tǒng)正常應(yīng)用、保證電動(dòng)車安全和提高電池壽命的 一種關(guān)鍵技術(shù)，它能保護(hù)電池的性能，預(yù)防個(gè)別電池早期損壞，利于電動(dòng)車的運(yùn)行，具有保護(hù)和警告功能。電動(dòng)汽車的充電、運(yùn)行等功能與電池相關(guān)參數(shù)協(xié)調(diào)工作是通過(guò)對(duì)電池箱內(nèi)電池模塊的監(jiān)控工作來(lái)實(shí)現(xiàn)的，它的功能有計(jì)算并發(fā)出指令，執(zhí)行指令，提出警告。電池能量管理系統(tǒng)主要包括：電池狀態(tài)估計(jì)、數(shù)據(jù)采集、熱管理、安全管理、能量管理和通信功能 【 7】【 8】 。 （ 1）數(shù)據(jù)采集 電池管理系統(tǒng)的所有算法、電動(dòng)車的能量控制策略等都是以采集的數(shù)據(jù)作為輸入，影響電池能量管理系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)是采樣速率、精度和前置濾波特性。 （ 2）電池狀態(tài)估計(jì) 電池狀態(tài)估算包括ＳＯＣ和ＳＯＨ，是電動(dòng)汽車進(jìn)行控制和功率匹配的重要依據(jù)。在行車過(guò)程中系統(tǒng)可以隨時(shí)計(jì)算車輛能耗給出ＳＯＣ值，供能源管理系統(tǒng)進(jìn)行功率配置和確定控制策略，使駕駛員知道車輛的續(xù)駛里程，及時(shí)作出決定到充電地點(diǎn)充電防止半路拋錨，ＳＯＨ告訴駕駛員電池的壽命。 （ 3）能量管理 在能量管理中，電壓、溫度、電流、 SOC、 SOH 等作為輸入完成這些功能，控制充電過(guò)程，用 SOC， SOH 和溫度限制電源系統(tǒng)輸入、輸出功率。 （ 4）安全管理 具體功能是監(jiān)視電池電壓、電流、溫度是不是越過(guò)正常范圍；防止單體電池過(guò)充。 （ 5）熱量管理 電池的熱量管理對(duì)于大功率放電和高溫條件下使用的電池非常關(guān)鍵。熱量管理的目的是使電池單體溫度平衡并保持在一定的范圍內(nèi)，使高溫電池降溫，使低溫電池溫度升高。 （ 6）通信功能 電池管理系統(tǒng)與車載設(shè)備設(shè)備的通信是 BMS 的重要功能之一，根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用需要，可以采用不同的通信接口進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，如： PWM 信號(hào)、模擬信號(hào)、 CAN 總線或 I178。C 串行接口 CAN 總線是一種可考慮高、通信速率高的現(xiàn)場(chǎng)總線。 （ 7）人機(jī)接口 設(shè)置顯示和控制按鍵、旋鈕等來(lái)輸入指令給 BMSBMS主板車載充電器組合儀表 整車控制器電機(jī)控制器BMS高壓板BMS從板 1（ 40S） BMS從板 2（ 5S）維修開(kāi)關(guān)BMS內(nèi)部 CANLBMS內(nèi)部 CANH BDU電池總正電池總負(fù)電池總壓電池電流 控制信號(hào)BMS外部 CAN1_LBMS外部 CAN1_H監(jiān)控 、 標(biāo)定和程序刷新接口 BMS外部 CAN2_LBMS外部 CAN2_H電機(jī)。BMS從 板 2FuseFusePreC RelayP_Main RelayN_Main RelayHeat RelayFuseA_SensorBC_SI_NBC_SI_NHVBHVB+From Internal CANHVP+HVPPreC_RHVP_ Relay_Drv HVPreC_ Relay_Drv HVPTC_ Relay_Drv HVN_ Relay_Drv BMS_PowerIG_OnGNDIG_OnVCUVCU_FailBMSDBMSFSAFELINECAN_HCAN_LCAN_ShieldVCUFBMS_FailBMS_hutdownSAFELINEEX_CAN_HEX_CAN_LEX_CAN_ShieldBDUHMUBCUChargerCharge_GndCAN_HCAN_LCAN_ShieldPCUCAN_HCAN_LCAN_ShieldSAFELINEIn_CAN_HBMU_Power+In_CAN_ShieldIn_CAN_LBMU_PowerBMU_Power+BMU_PowerIn_CAN_HIn_CAN_ShieldIn_CAN_LSOCharge_cCharge_c1Charge_cpCharge_cp1HVCHARGE_ Relay_Drv BMS_PowerColing FanHighLowFanH RelayFanL RelayFan_LFan_HCharge_Key1 整 車 接 口HVDC_ Relay_Drv K_S2DC RelayBMS從 板 1●●●●●●S_CANHCHASIS 12VCAN_ShieldS_CANLCHASIS GNDS_CANHCAN_ShieldS_CANLVB1VB0VB5VB3VB54VB53●●●●●●S_CANHCHASIS 12VCAN_ShieldS_CANLCHASIS GNDS_CANHCAN_ShieldS_CANLVB1VB0VB40VB3VB39VB38CHASIS 12VCHASIS GNDCHASIS 12VCHASIS GNDTo BMS高 壓 板內(nèi) 部 CANTS_PowerTS_ITS_GndTS1TS4●●●TS_PowerTS_ITS_GndTS1TS4●●●HVBOXCHARGE RelayCHARGERDCPTCFuseFuse （ 8）保證充電功能 電池能量管理系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢測(cè)電池的工作狀態(tài)，特別是對(duì)煤質(zhì)電池的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析，將監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)在充電前通知充電機(jī)即車與機(jī)的對(duì)話，告訴充電機(jī)電池組的工作狀態(tài)和每只電池的技術(shù)狀態(tài)，“落后”電池和“先進(jìn)”電池的性能差異。系統(tǒng)計(jì)算此時(shí)充電機(jī)應(yīng)當(dāng)采取何種充電方式給電池充 第 8 頁(yè) 共 22 頁(yè) 電才能達(dá)到給點(diǎn)吃充足，性能好的電池不能過(guò)充，而性能差的電池又能充足，保證整車能量的供應(yīng)。 （ 9）故障診斷功 能 能夠與車輛檢測(cè)儀器進(jìn)行通信等，診斷系統(tǒng)故障，方便車輛的維修。 在電動(dòng)車動(dòng)力系統(tǒng)中，電池監(jiān)控主要指的是被動(dòng)的監(jiān)測(cè)和評(píng)估電池的狀態(tài)，但是電池管理包括處理數(shù)據(jù)并且預(yù)測(cè)電池將來(lái)的表現(xiàn)，甚至是主動(dòng)干預(yù)和控制電池的充放電電流和電壓，控制充電條件和電池工作溫度等。 整車的能量管理是指動(dòng)力系統(tǒng)中為滿足駕駛員期望工況而進(jìn)行的功率和能量的平衡，要完成這個(gè)任務(wù)電池管理系統(tǒng)要進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，算法設(shè)計(jì)，硬件、軟件設(shè)計(jì)，應(yīng)用與實(shí)
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