混合动力汽车电池管理系统

1.混合动力电动汽车的电池管理系统简介

混合动力电动汽车是指在同一辆汽车中同时采用了电动机和内燃机作为其动力装置,通过先进的控制系统使两种动力装置有机协调配合,实现最佳能量分配,达到低能耗、低污染和高度自动化的一种新型汽车。目前,从国内外电动汽车的发展趋势来看,混合动力电动汽车将会成为一段时间内清洁燃料汽车商业化的主流。动力电池是混合动力电动汽车的关键部件,对整车动力性、燃油经济性等都有重大影响。然而由于技术条件限制,还没有理想的动力电池出现。混合动力电动汽车用动力电池的寿命、充放电效率、内阻等都受到电池充放电深度、充放电电流的大小以及具体的车辆行驶工况等因素影响。因此,建立一个合理、符合电池实际使用环境的电池管理系统,对混合动力电动汽车的发展至关重要。先进的电池管理系统综合了监测、保护技术,具有对电池组进行静止、充电、放电、管理、自动维护等基本功能,满足实用、可靠、操作简单等要求。一般说来,电池管理系统的基本功能应该有:安全保护功能;电池模块状态监测统计、输出数据功能;电池温度控制。

根据混合动力电动汽车所采用的电池的类型和动力电池组的组合方法,电池管理系统主要包括热(温度)管理子系统、电池组管理子系统、线路管理子系统,如图3-13所示。

图3-13　电池管理系统

电池管理系统是电池与用户之间的纽带,主要管理对象是二次电池。二次电池存在存储能量少、寿命短、串并联使用问题、使用安全性、电池电量估算困难等缺点,且电池的性能很复杂,不同类型的电池特性亦相差很大。电池管理系统主要就是为了提高电池的利用率,防止电池出现过充电和过放电,延长电池的使用寿命,监控电池的状态。

2.电池管理系统的主要功能

1)电池工作状态监控:主要指在电池的工作过程中,对电池的电压、温度、工作电流、电量等一系列相关参数进行实时监测或计算,并根据这些参数判断目前电池的状态,以进行相应的操作,防止电池的过充或过放。(www.xing528.com)

2)电池充放电管理:在电池的充电或放电的过程中,根据环境状态,电池状态等相关参数对电池的充电或放电进行管理,设置电池的最佳充电或放电曲线(如充电电流,充电上限电压值,放电下限电压值等)

3)单体电池间均衡:即为单体电池均衡充电,使电池组中各个单体电池都达到均衡一致的状态。其中,均衡器是电池管理系统的核心部件,但目前我国在这方面的技术还不成熟。

注:目前很多电动汽车上都会专门区分电池管理系统和电池均衡系统,很容易让人产生它们是两个各自独立的部件的误解,但它们实际上是一种从属关系。且当前国内汽车上在充放电管理和均衡器这两个部分的功能上比较弱,电池管理系统实际上仅仅进行电量的计算和实现过欠压(组与单体)保护及通信的功能。

3.电池管理系统主要部分

1)信号采集模块:主要用于对电池组电压、充电电流、放电电流、单体电池电压、电池温度等参数进行采集,通常采用隔离处理的方式(除温度信号)。

2)电池保护电路模块:通常这部分是通过软件控制一些外部器件来实现的。例如,通过信号控制继电器的通断来允许或禁止充放电设备或电池的工作以实现对电池保护。

3)均衡电路模块:主要用于对电池组单体电池电压的采集,并进行单体电池间的均衡充电使组中各单体电池达到均衡一致的状态,目前主要有主动均衡和被动均衡两种均衡方式,也可称之为无损均衡和有损均衡。

4)下位机模块:信号处理,控制,通信。