电动汽车蓄电池组电池管理与状态监测

电动汽车蓄电池组电池管理与状态监测

杨阳

（徐州海伦哲专用车辆股份有限公司江苏徐州221000）

摘要：作为一种新能源汽车，电动汽车节能与环保优势比较突出，未来将逐渐替代石化燃料汽车成为发展主流，近些年备受世界各国关注。在电动汽车发展中，蓄电池组是其运行的动力源，能够有效推动电动汽车的发展，而发展成熟的蓄电池组电池管理系统，对电池实现有效监测与管理，成为电动汽车发展的关键技术。本文主要阐述了电动汽车蓄电池组电池管理与状态监测相关知识。

关键词：电动其次；蓄电池组；电池管理；状态监测

引言

作为新能源汽车——电动汽车的一项核心技术，蓄电池技术属于一项复杂的电化学系统，国内外在该领域技术进行了深入研究，并获得了显著成就。对于电动汽车电池状态监测而言，主要是通过电源管理系统来实现的，而电源管理系统的剩余能量计算等功能又是以电池状态监测为前提的，两者之间是相辅相成的。因而，研究蓄电池组电池管理与状态监测，这对电动汽车发展的作用与地位不可小觑。

1、电动汽车BMS基本结构

简单来讲，BMS工作原理主要包含：首先由数据采集电路搜集电池状态的相关信息数据，再借助ECU电子控制单元处理并分析数据，依照分析结果，向系统内部功能模块发出相关控制指令，同时向外界传输信息。由湖南大学研发的EV-3号电动汽车，就是采用的BMS结构，其中该BMS结构主要包含3部分，即电池监测、电池核电状态与SOC、数据显示等系统。同时，底层系统是由传感器、电池监控及SOC系统共同构成的，且各系统间通过CAN总线实现相互通信。

2、电动汽车蓄电池组电池状态监测分类

2.1电压监测

在电动汽车蓄电池组中，一般以磷酸铁锂电池为主，该类型电池电压范围为2.2-3.6v，且电压数据用途决定了所选电压精度。如果用于过压保护，精度要求就不会高；而如果用于仪表显示中，其精度要求也比较低；但开路电压法OCV测SOC对电压采集精度要求最高的。

2.2电流监测

在电动汽车蓄电池组状态监测中，电流监测是测量频率敏感性最高，将电流检测、刷新显示及存储等频率作为系统定时中断频率。在电池特性研究中，CC法测SOC对电流监测频率有很高的要求，通常采用1hz频率。在系统中，通过1s定时中断执行一次信息采集、显示与存储操作。系统所指实时性是1s内的延时。一般，常用电流监测方法主要包含电阻串联及霍尔传感器法，尽管电阻串联法成本不高，但由于电阻热损耗不利于电池特性研究，因此常选用具有功率放大器的霍尔传感器法对电流进行采集。

2.3温度监测

在电动汽车蓄电池使用中，其温度直接影响到其安全性。由于电池安全性对温度敏感性较低，综合考虑系统功能与成本等因素，热电偶温度传感器采集电流，备受关注。

3、电动汽车蓄电池组状态监测方法

3.1分布式监测

分布隔离监测方法，就是对于单体电池电压、温度进行的一种模块与本地化的一种监测技术，辅助相应的通讯技术，将模块检测的数据集中起来进行统一处理，以此有效解决集中检测中出现的各类问题。该检测技术的优点主要表现为：（1）、连线简单，无需采用多路转换开关，有可靠的性能。（2）、测量精确性高，符合电动汽车CAN总线发展方向。（3）、分布式模块检测有效解决了参考点出现的问题，采用总线通信技术，确保主控机与电池组间的隔离问题得到有效解决。但在该技术应用中，还要注意以下问题。（1）、在模块检测中，是直接从被检测电池组上连续取电，节能与安全性较低。（2）、电池组多时相应的模块数量就会增加，一定程度上增加了成本与复杂性，且对通信总线的带载能力提出了较高的要求。从功能上来讲，检测模块主要包含检测与通信两大子模块，其中检测子模块主要用于数据采集与调理，通信子模块主要进行沟通与主控电路间的信息交流，接收主控电路发出的指令，并上传检测子模块提供的相应检测数据。由于CAN总线技术逐渐成为电动汽车主要发展方向，因而通信子模块与主控电路间的CAN总线连接十分关键。

3.2集中式监测法

该监测法主要是对各单体电池进行的一种电路分时检测法，该技术直观性强，为了有效检测各电池电压，将各电池电压信号引入相应检测设备中，如果蓄电池组包含n节单体电池，那就需要引入n+1条检测线，选用通道切换技术，也就是通过开关元件将各单体电池电压信号切换至相同放大器中，通过信号处理后，选用A/D转换器实施采样。开关切换，使得参考点发生了变化，确保各个单体电池终端电压能够得到测量，查分输入为电池组与检测电路的不共地奠定了基础，虽然不是完全隔离，但相较之共地连接安全性更高。一般，采用数字或模拟温度传感器检测电池温度，由于测温过程没有与电池组相连接，技术发展成熟性高，本文将不做重点论述。此外，由于电动汽车电流比较大，达到几十到几百安，因此对其实施充放电流检测法，通常选用的电流传感器或变送器为非接触式的。但由于此方法所需信号线多，一定程度上加大了接线难度与复杂性，不利于测试精度与可靠性的提高。

3.3集中与分布式相结合的检测法

为了弥补分布式与集中式检测法的不足，提出了局部集中、整体分布相结合的检测思路，也就是将所有电池组分布不同小组，用检测模块集中检测各小组，而通过CAN总线连接各检测模块构成整个系统。换句话将，集中与分布式相结合的检测方法就是通过总线传输，对单元部分模块与本地化进行检测。该检测方法除了具备前两种检测方法的优点外，其还具备以下特点：系统灵活与扩充性不断加强、可靠性提高、性价比高。对于铅酸电池而言，由于其单体电池电压高、体积大且数量不多，因此可为每2个或4个电池配备一个检测模块。锉电池单体电压不高、体积不打且数量多，可将2-8个电池划分为一组，并配备相应的检测模块。为了有效降低成本与体积、简化电路，通过单片机完成电池检测模块。在选择单片机时，由于单体需要2路电池电压与温度检测，确保A/D转换器精度为4路10位以上，通过CAN总线控制器进行检测。

结束语

综上所述，随着现代科学技术的发展，新能源电动汽车采用集中与分布式相结合的检测方法检测其蓄电池组参数，有效弥补了集中与分布式检测中出现的问题，更适用于电动汽车蓄电池组检测。通过桥电容技术搜集到的蓄电池组电压信号，确保电动汽车蓄电池组与检测电路间的隔离问题得到有效解决。集中、分布式检测方法在电动汽车蓄电池组状态检测的应用价值比较高，因而值得深入研究。

参考文献:

[1]陈玺.电动汽车用电池管理系统设计[D].华北电力大学(北京),2016.

[2]苏文芝,秦国防.纯电动汽车电池管理系统关键技术研究[J].电脑知识与技术,2016,33:234-235+240.