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新式电动汽车锂电池办理体系的研讨与完成 — 体系调试和运转成果及总结

随着全球环保意识的增强和能源问题的突出,电动汽车已成为绿色车辆最主要的发展方向之一。但是制约电动汽车发展的问题依然是储能电池和应用技术。如何延长电池使用寿命、提高电池的能量效率和运行可靠性,是电动汽车

8.1体系调试及试作业

办理体系的调试分为各种功用模板的调试,软件功用调试及体系的全体调试。体系作业正常后,再对电流、电压、温度等精度进行校准。接着进行一段时间的台架试验。最终这套体系装车,进行整车功用试验和试作业。在调试和作业的过程中,首要遇到了以下几个问题:

1.体系抗搅扰才干较差,当电池大电流放电或车上电机作业时,CAN总线通讯会丢掉数据或过错。

2.单电池电压丈量电路中的场效应管和运算放大器因为静电原因和插拔的影响,会损坏。

3.2003年7月的5000公里作业试验中,因为接连几天阴雨气候,导致环境湿度十分大,体系的CAN通讯彻底中止。经深化查看及测验后,发现CAN接口电路大都损坏,原因首要是电池组450伏高压漏电所造成的。

针对以上问题,咱们首要采纳了如下办法和办法。

1.改善电路板,从头布线。电路板上数字与模仿部分要分隔布线,最终完成一点接地。电源及CAN接口部分与其他电路要树立满足的阻隔区,以防止电路的彼此漏电搅扰。在单电池丈量电路上加上对场效应管和运放的保护器材。CAN接口芯片由82C250改为耐高压的82C251.

2.滤波。BMS-Ⅲ体系中,体系供电进口端有必要加一滤波器,滤波器的电流不要太大,一般为负载的2~3倍,这样可防止外界打扰对体系的冲击。试验中还发现,充电机的输出端有必要加一个滤波器,有用按捺高频搅扰,不然,单电池电压丈量禁绝。电池丈量线的外面套一个磁环,对按捺搅扰也起必定效果。

3.屏蔽。在试验中发现,假如不必屏蔽线,当小电流充放电或许电机DC/DC没有作业室时,CAN总线还能正常作业,电流一旦加大或电机开端作业,CAN总线就有或许失灵。最终改用屏蔽线,而且整个CAN总线的屏蔽都接在一同,CAN总线才彻底作业正常。电动轿车是一个强搅扰源的当地,能用屏蔽线的当地尽量用屏蔽线以防患于未然,这是十分值得注意的。

4.改善供电体系。曾经CAN总线由一点来供电,这样当空气湿润时,电池组450伏高压漏电很简略击穿CAN接口电路。一方面将接口芯片改成耐高压的器材,另一方面咱们将供电体系改成一头一尾两点供电,大大进步了可靠性。

5.修正软件。在软件中咱们加强了对CAN总线过错状况的监测,一旦总线犯错,程序将主动复位该CAN节点。从软件方面增强抗搅扰才干。

8.1作业效果

8.2.1精度试验

在试验室咱们对体系的精度做了一次全面的试验,结论是有必要采纳有用的抗搅扰办法,单电池电压精度才干到达15毫伏,图8.1是14路单体电池电压的精度试验图。

8.2.2均衡试验

咱们研发的旁路分流均衡模块在试验室进行了42路均衡试验。操控算法是全过程电压均衡操控。按两只单体电池为一单元进行均衡,均衡精度约为正负0.02伏。图8.2是均衡试验图。

8.2.3确诊试验

在试验室咱们用8节锂电池进行了专家体系的确诊试验。图8.3是确诊试验时在放电过程中采样到的单电池端电压改变曲线,图8.4是电池确诊含糊专家体系给出的确诊效果。

8.2.4台架试验

体系样机在电池试验室断续调试作业了近3-4个月,2002年9月末开端在整车组进行现场台架试验。改善后的样机装在燃料电池渠道车上调试和试作业。

在台架上进行了不同倍率的充电和放电试验,记录了充放电过程中的温度、电压、电流改变曲线。特别是收集了很多的单电池电压的改变曲线,剖析了电池组的一致性,对静态SOC进行了标定和测验,查核了体系的可靠性。图8.5是台架试验过程中单电池充电时电压改变曲线,图8.6是1/2C放电初期时的电压改变曲线,图8.7是1/2C放电后期的电压改变曲线。

8.2.5作业试验这套体系装在燃料电池大客车上,完成了整车电路调试,进行了整车功用试验和1600公里的作业,图8.8是车辆行进过程中的放电电流及电量曲线。

图8.9和图8.10是2003年10月25日车上试验的数据曲线。初始走车时,路面比较平稳,坡少且斜度都不大,轿车作业平稳。由下面两图能够看出,当轿车处于平稳作业状况时,蓄电池处于小电流充电状况,总电压改变不大,单体电池电压也根本处于不变状况。

这套办理体系经过了试验室功用试验、近4个月的台架试验和整车调试及5000公里的实践作业。在整个过程中,体系作业根本正常。在单电池电压丈量、总电压、总电流、温度丈量及SOC估量和其他功用方面均到达了整车的要求。对均衡计划和含糊专家确诊也进行了研讨。效果表明,这套体系具有较高的可靠性和有用性。获得的首要效果如下:

1.体系完成了分布式结构、模块化、多CAN通讯及多功用的先进体系。

2.丈量完成了高精度,总电流与总电压精度分别为0.5%和0.2%,使电量计量愈加准确。

3.具有特征的锂电池单体电压丈量电路,到达了108-126路,能够扩展至更多路,精度在(0.1-0.2)%.

4.对锂电池的均衡电路和均衡算法进行了研讨和规划,对锂电池的含糊确诊专家体系进行了根本的试验。

5.新的SOC估量办法充分考虑各种因素包含一致性对电量估量的影响,加入了各种补偿,进步了电量估量的精度。

6.完成了体系在车上的作业,处理了体系24V电源主动操控、抗静电搅扰、抗电机DC/DC搅扰,抗高压漏电等一系列问题。经过了台架试验并完成了5000公里的整车实践作业试验,处理了呈现的一系列技术问题,工程化水平缓可靠性有了很大的进步。

一起体系也不可防止地也存在一些缺乏,关于体系下一步的改善,有如下几点主张:

1.考虑到将来确诊体系的扩展以及在混合车上对SOC的长时间盯梢,主张替换CPU.可考虑选用Philips的32位ARM系列嵌入式微操控器,在统筹功用与本钱的基础上,主张选用32位微操控器LPC2129,LPC2129具有十分小的64脚封装、极低的功耗、多个32位定时器、4路10位ADC、2路CAN、PWM通道、46个GPIO以及多达9个外部中止使它们特别适用于轿车、工业操控使用以及医疗体系和容错保护总线。这不仅能够降低本钱,还能够缩小丈量电路板的体积,关于电池办理体系真实走向市场具有重要的含义。

2.均衡电路还仅仅作了开始的研讨,选用了简略的旁路分流法,操控算法是全过程电压均衡。终究选用一种什么样的均衡电路及操控算法才干让能量的损耗最小,充电均衡仍是放电均衡都是很值得研讨的问题。

3.含糊确诊专家体系离真实有用还有必定的间隔,故障确诊所用规矩以及各从属度值的确认还需要与电池专家深化探讨,而且经过很多的试验不断调整。

现在体系的确诊以静态或慢改变为主,关于实践车上的动态确诊还需在数据获取和SOR评价算法上作进一步的研讨和改善。

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