作为新能源电动汽车的核心,车载电池直接关系到车辆的使用寿命、行驶里程。车辆经济性、安全性取决于电池管理系统的性能;电池管理系统监控的准确性、执行动作的可靠性取决于各种传感器。因此探索和分析传感器技术尤为必要。

一、新能源电动汽车电池管理系统

电池管理系统(BatteryManagementSystem,简称BMS)监控汽车电池电压、电流、负荷、温度和其他状态,并其提供安全、通讯、提供与应用设备通信接口的软件。BMS监控蓄电池系统总电压、获取电流数据,获取单体电池、电芯组、电池模块电压,掌握电池组的内部温度和形状。它主要由三部分组成,包括硬件框架结构、底层软件及应用软件。

  1.1 硬件架构

  BMS硬件包括CPU、电源和取样IC、隔离变压器、CAN模块、EEPROM和RCT等。集中型分布式是BMS硬件的拓扑结构。电子部件集中在板中,采样芯片连接主芯片通信,链接简单,价格低,缺点是稳定性不足。主板分布式由板材组成,系统设置灵活,通道利用率高,适用于各种电池组,缺点是电池模块数量不足导致通道浪费。

  BMS主控制器有处理和报告的信息、综合判断电池的运行状态、实现控制方法和故障信息功能。高压控制器具有收集和报告总电压的功能、为主板提供电流和负载状态(SOC)、健康状况(SOH)所需数据,实现预充电、绝缘材料的两个检查功能。从控制器的单个电池数据采集和报告中,具有动态平衡功能,可以保持电池的功率输出一致性。采样控制线束可在每个电压采样线上增加冗余保险功能,防止电池外部短路故障(图2)。

  1.2 底层软件

  根据汽车开放系统的结构(AUTOmotiveOpenSystemAr-chitecture,简称AUTOSAR),为了减少对硬件设备的依赖,架构将BMS它被划分为许多通用功能块。它可以配备不同的硬件,对网络层软件影响不大。它需要通过RET介于故障检测事件管理之间的接口和网络层软件链接(DEM)、故障检测通信管理(DCM)、功能信息管理(FIM)以及CAN应从网络层配备通信预留接口等灵活性要求。

  1.3 网络层软件

  网络层包括高低压管理、充电管理、状态估算、平衡控制和故障管理。

  1) 高低压管理通常是需要通电的时候,VCU通过硬线(CAN信号)的12V激起BMS,完成自检后,关闭继电器上压;当需要通电时,VCU断开指令12V信号,或充电时的信号CP(A+)信号激起。

  2)慢充流程在充电管理中相对简单,而快充需要45min内部冲入电量为80%,辅助电源应充电A+信号激起,目前国标中的快充还没有统一,即有2011和20152个快充版本。

  3)SOC通过特定的安时积分法计算电池剩余容量,是状态估计功能的核心控制算法;SOH就是判断电池的寿命状态和电池充满状态下的容量,一般小于80%的电池不能正常使用;SOP根据温度和SOC通过转换,可以在电池临界前及时发送信号,使供电系统限制部分功能;SOE该算法用于估计剩余的续航里程。目前,开发相对简单新能源电动汽车的续航里程往往不准确,俗称“空电”现象。

  4)平衡控制的作用是平衡单个电池的不一致放电,因为由于性能最差的单个电池的截止,电路将被切断,导致浪费其他性能提高的电池存储。平衡控制分为主动控制和被动控制。主动控制转移单间能量,结构复杂,成本高。除了浪费一些能量外,被动控制还具有更明显的优势。目前,它受到制造商的青睐。

  5)故障检测通常是根据数据收集的一般性故障、电气设备故障,划分不同的通信故障和电池故障,并制定相应的措施。

二、传感器在电池管理系统中的应用

  BMS电流传感器主要用于传感器、温湿度传感器、电压传感器、相位传感器和气体传感器。

盈月电子BMS测试方案采用盈月电子自主研发的测试仪器搭建而成,包括电池模拟器、直流电源、双向电源、可编程温度模拟卡、绝缘电阻卡、高速数字IO卡、CAN通讯卡等,仪器外形、通讯协议、通讯接口等均采用统一标准,可完成最新国家标准、行业标准等要求的测试项目。


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