如今，新能源汽車已逐漸走進(jìn)人們的視野，其中最為常見的當(dāng)屬電動(dòng)汽車，其“輕型化、低能耗、智能續(xù)航”的特點(diǎn)能夠滿足人們?nèi)粘！霸绯觥⑼須w、夜充電”的生活需求。而電動(dòng)汽車的創(chuàng)新技術(shù)在于電池，這是新能源體系中最為核心的組成部分，也是是電力能源中不可或缺的部分。本文將重點(diǎn)分析電動(dòng)汽車電池生產(chǎn)管理系統(tǒng)。
電動(dòng)汽車電池生產(chǎn)管理系統(tǒng)概況
坦白地說(shuō)，電動(dòng)汽車電池生產(chǎn)管理系統(tǒng)主要用于保護(hù)和管理電動(dòng)汽車的電池資源，不僅要保證電池在使用過(guò)程中的安全可靠，而且要合理均衡的使用電池以達(dá)到延長(zhǎng)電池的使用壽命。電池生產(chǎn)管理系統(tǒng)是駕駛者與電動(dòng)汽車之間溝通的紐帶，對(duì)于電動(dòng)汽車的性能起著舉足輕重的作用。
從安全性角度分析，電池生產(chǎn)管理系統(tǒng)部署與應(yīng)用重提升電動(dòng)汽車安全可靠性以及強(qiáng)大的抗干擾能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池電壓、電流、溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，SOC計(jì)算，電池狀態(tài)檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互等功能。
電動(dòng)汽車電池生產(chǎn)管理系統(tǒng)功能介紹
根據(jù)電池生產(chǎn)管理系統(tǒng)的功能需求，系統(tǒng)BMS分成了五大模塊，即主控模塊、顯示模塊、采集模塊、均衡模塊和上位機(jī)模塊。
1.主控模塊
主控模塊用于控制整個(gè)BMS的運(yùn)行，通過(guò)CAN總線、串行總線、SPI總線等與顯示模塊、均衡模塊和采集模塊進(jìn)行通信。控制并協(xié)調(diào)各模塊的工作，完成對(duì)電池組總電壓、總電流的統(tǒng)計(jì)與計(jì)算，實(shí)現(xiàn)對(duì)SOC的計(jì)算，根據(jù)用戶指令完成電池的充放電工作，將采集到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到U盤存儲(chǔ)器中。同時(shí)通過(guò)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，診斷出系統(tǒng)當(dāng)前的運(yùn)行狀況，對(duì)系統(tǒng)錯(cuò)誤或故障進(jìn)行提示。
2.顯示模塊
顯示模塊主要用于提供用戶查看系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，向用戶進(jìn)行報(bào)警提示等作用。除此之外，顯示模塊還具有系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定功能。
3.上位機(jī)模塊
上位機(jī)模塊主要用于實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)的導(dǎo)出功能。同時(shí)提供用戶對(duì)歷史數(shù)據(jù)的分析功能。最后，還應(yīng)該提供系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定功能，以U盤為傳輸媒介向主控模塊提供系統(tǒng)參數(shù)信息。
4.均衡模塊
充電電池存在使用壽命問(wèn)題，長(zhǎng)期不均衡的使用電池會(huì)造成部分電池壽命下降的問(wèn)題，從而影響整個(gè)電池系統(tǒng)的運(yùn)行。均衡模塊實(shí)現(xiàn)當(dāng)電池箱內(nèi)電池電壓不一致超過(guò)規(guī)定值時(shí)(及長(zhǎng)期消耗部分電池的電量)，在充電電流小于一定值后，可自動(dòng)對(duì)電池進(jìn)行均衡，保證各電池之間使用量的均衡。
5.采集模塊
采集模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)電池組進(jìn)行電壓、電流、溫度的采集工作。整個(gè)管理系統(tǒng)由多個(gè)采集模塊功能，每個(gè)采集模塊用于控制一個(gè)電池組，可測(cè)量16節(jié)電池端電壓及16個(gè)測(cè)量點(diǎn)溫度和1路風(fēng)扇控制，安裝在每個(gè)電池箱內(nèi)。
電動(dòng)汽車電池生產(chǎn)
電動(dòng)汽車電池BMS系統(tǒng)
電動(dòng)汽車電池BMS系統(tǒng)中元器件選型包含處理器芯片、電壓采集、溫度采集、均衡控制、CAN通信、U盤讀寫、顯示屏以及語(yǔ)音報(bào)警，具體參數(shù)如下所示：
(1)處理器芯片：R8C/23 群瑞薩單片機(jī)。
(2)電壓采集：ADS1146IPW數(shù)模轉(zhuǎn)換器。
(3)溫度采集：CD4051BM。
(4)均衡控制：74HC595。
(5)CAN通信：SN65HVD1050。
(6)U盤讀寫：CH376。
(7)顯示屏：DMT80480T070_18WT液晶觸摸屏。
(8)語(yǔ)音報(bào)警：WTH080，LM386。
而電動(dòng)汽車電池BMS系統(tǒng) 硬件部分則采取： (1)在瑞薩單片機(jī)和CAN總線收發(fā)器之間加入高速光耦隔離器，同時(shí)增加共模電感，熱敏電阻等保護(hù)措施;(2)為了避免底線竄擾問(wèn)題，將單片機(jī)工作電源與電動(dòng)車電源地線進(jìn)行隔離;(3)數(shù)字溫度傳感器使用屏蔽電纜封裝，并將屏蔽地搭鐵，CAN總線選用屏蔽雙絞線;(4)PCB板制作盡量加大線間距，以降低導(dǎo)向間的分布電容并使其導(dǎo)向垂直，以減小磁場(chǎng)耦合，減小電源線走線有效面積及選用性價(jià)比高的器件等。
電動(dòng)汽車電池BMS系統(tǒng) 軟件部分是在SOC的估算上采用的是現(xiàn)在比較成熟的方法。根據(jù)電動(dòng)汽車的工作狀態(tài)(駕駛、靜置、充電)，分別采用安時(shí)法、開路電壓法進(jìn)行SOC估算，在采用安時(shí)法簡(jiǎn)單有效的基礎(chǔ)之上，在特定條件下采用加權(quán)安時(shí)法進(jìn)行SOC校正，消除安時(shí)法帶來(lái)的累計(jì)誤差。
在軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中采用了多種抗干擾設(shè)計(jì)，即數(shù)字濾波算法、冗余法、軟件陷阱發(fā)、看門狗等技術(shù)，防止程序失序，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。
總之，電動(dòng)汽車電池生產(chǎn)管理系統(tǒng)運(yùn)行流暢，能夠正確的采集到電池的電壓、溫度、電流等數(shù)據(jù)信息，雖然與手動(dòng)測(cè)試的結(jié)果存在一定的誤差，但誤差值范圍在可接受范圍內(nèi)，對(duì)系統(tǒng)正常運(yùn)行的影響可以忽略。系統(tǒng)能夠根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程，及時(shí)向用戶反饋汽車運(yùn)行動(dòng)態(tài)，并能分析提示汽車運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的與電池系統(tǒng)相關(guān)的故障，從而保證汽車在駕駛過(guò)程中的安全性。
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