蓄電池管理系統
蓄電池管理系統是國家“863計劃”電動汽車重大專項子課題的研究成果。蓄電池是制約電動汽車推廣以及產業化的最嚴重的制約因素。主要原因在于: (1)蓄電池在制造過程中,由于制作工藝的差別,即使同一批次的電池,也不可避免的存在著差異,即容量上的差異。在充電過程中,容量小的電池電壓上升比較快,當其它電池尚未充滿時,該電池已經充滿,繼續充電將造成容量小的電池處于過充電狀態。在放電過程中該電池經常處于過放狀態,致使其壽命明顯縮短,進而帶來整組蓄電池壽命降低。 (2)蓄電池組在運用過程中,如果出現單只電池損壞而未能及時發現的情況,其它蓄電池的性能將受到嚴重影響,致使蓄電池組的壽命遠遠小于單體電池的壽命。因此必須對蓄電池組中單體電池可能存在的故障情況做出早期預測與報警。 (3)蓄電池的實際容量受到多種因素制約,不僅與制造工藝有關,而且與使用狀況關系密切。實時監測蓄電池組的使用狀況,動態監測蓄電池組的剩余電量,對于延長電池組壽命,優化電池組的使用,具有極其重要的意義。 系統主要功能: 1、單體電池故障早期預測和報警 管理系統為適應不同應用場合,采用集中式或者分布式測量單只電池的電壓和溫度,采用專家系統,通過單體端電壓,溫度、不同充放電電流下的電池電壓變化率以及溫度變化率對故障電池作出準確判斷,同時對于落后電池作出早期預警,及時通知維護人員更換或者檢修,從而延長電池組的使用壽命。 2、剩余容量(SOC)預測 在對蓄電池剩余容量有嚴格要求的場合,如電動汽車、混合動力汽車等,管理系統采用高精度、高采樣頻率的測量系統對電池組的充放電電流進行數字積分,同時針對不同電池,采用不同的方法進行補償,滿足SOC預測精度的要求。如對鉛酸電池,在靜止一段時間后,利用端電壓進行修正,而針對鎳氫電池,則利用端電壓、溫度、自放電進行補償,從而獲得較高的SOC預測精度。 3、遠程監控接口和數據記錄功能 系統帶有RS-232通訊接口,上位PC機可以利用監控軟件實現遠程實時監控、通過RS-485和CAN通信接口,系統可以和其它設備進行通訊。內置大容量EEPROM,實時記錄單體電池數據,便于事后分析電池狀況。 4、高可靠、高精度的電壓檢測電路 系統采用精密測量電路,分時采集每節電池的單體電壓,有效地克服了用電設備尤其是高頻開關器件引起的電磁騷擾,電壓測量精度優于1‰,系統采用高速開關器件,既克服了繼電器方案的慢速以及由于粘連有可能引起的短路問題。系統采用獨特的預采樣技術,即使電池組斷路或者反接,也可以有效地保證檢測電路的安全性。 5、高可靠性 系統在軟件和硬件設計中采取了包括多項抗干擾措施以及冗余措施,同時系統有較完善的自檢功能,提高系統的可靠性。
北京交通大學
2021-04-13