電動車電池管理系統(tǒng)設(shè)計及實現(xiàn)

摘要：本文介紹了電池管理系統(tǒng)的基本功能，提出了一種分散數(shù)據(jù)采集和集中數(shù)據(jù)處理的實現(xiàn)方法。實現(xiàn)了電動車電池電壓、電流及溫度等參數(shù)的監(jiān)控，保證電池在正常狀態(tài)下工作，延長了電池的使用壽命。
關(guān)鍵詞：電動車；電池管理系統(tǒng)；監(jiān)測；控制

0 前言
電動車的開發(fā)和研究是解決能源短缺和改善環(huán)境的有效手段之一，是當代汽車發(fā)展的重要方向，“十一五”期間被列入了“863計劃”重大專項。目前，電動車技術(shù)越來越受關(guān)注，影響電動車推廣應(yīng)用的主要因素包括動力電池的安全性和使用成本問題。延長電池的使用壽命是降低使用成本的有效途徑之一。為確保電池性能良好，延長電池使用壽命，必須對電池進行合理有效的管理和控制。

1 基本功能及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
1．1 基本功能
電池管理是基于微計算機技術(shù)、檢測技術(shù)和自動控制技術(shù)對電池組和電池單元運行狀態(tài)進行動態(tài)監(jiān)控，精確測量電池的剩余電量，同時對電池進行充放電保護，并使電池工作在最佳狀態(tài)，進一步提高電池組的可靠性，達到延長電池使用壽命，降低運行成本的目的。電池管理要實現(xiàn)以下幾個功能：
(1)數(shù)據(jù)采集：實時采集電動車電池組中的每塊電池的端電壓、溫度和充放電電流。
(2)SOC(荷電狀態(tài))的估算：預(yù)報電動車電池的剩余容量，讓用戶了解電池的使用情況。
(3)電氣控制：根據(jù)所檢測的電池組中每塊電池的有關(guān)數(shù)據(jù)，通過一定的運算處理，確定每塊電池的充放電狀態(tài)，當電池的充電達到額定容量時控制充電器停止充電，實現(xiàn)智能充電。當電池電量過低需要充電時，及時報警，以防止電池過放電而損害電池的使用壽命。當電池組的溫度過高時，及時報警并停止電池放電。
(4)數(shù)據(jù)顯示：實時顯示電池組總電壓、單體電壓、電流及溫度參數(shù)。
(5)數(shù)據(jù)共享：與外部設(shè)備進行通信，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享。
1．2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
電池管理系統(tǒng)主要應(yīng)用在電動車上，在設(shè)計上應(yīng)盡量使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)先進，合理可擴展；功能完備，滿足電動車的全面要求；各種參數(shù)檢測精確度好，可靠性高。根據(jù)這一設(shè)計思路，本文提出一種分散數(shù)據(jù)采集和集中數(shù)據(jù)處理的方法，設(shè)計了電壓、電流、溫度采集電路，通過中央控制單元完成算法與控制。其結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

電池管理系統(tǒng)采用中央控制單元(CECU)和本地智能采集單元(LECU)兩級結(jié)構(gòu)，本地智能采集單元主要完成電池信息和狀態(tài)檢測，包括電壓、電流、溫度、充放電狀態(tài)等的檢測；中央控制單元完成數(shù)據(jù)的處理、SOC計算、邏輯判斷和相應(yīng)的控制。CECU和LECU的數(shù)據(jù)傳輸通過CAN總線通信，實現(xiàn)系統(tǒng)的集中管理與分布控制，方便電池在車上的分散布置，減少線束，提高系統(tǒng)的可靠性。