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电动汽车锂电池管理系统设计新方案

作者:高压电源网 日期:2016-05-17 14:15 出处:跌迁高压电源网 人气: 
    导读: 因为锂电池在加热、过充/过放电流、振动、挤压等滥用前提下可能导致电池寿命缩短乃至破坏,甚至会产生着火、爆炸等事宜,是以安然性问题成为动力锂电池贸易化推广的重要制约身分...      跟着能源紧缺、石油涨价、城市情况污染的日益严重,替代石油的新能源的开辟应用越来越被各国当局所看重。在新能源体系中,电池体系是个中弗成或缺的重要构成部分。近年来,以锂电池为动力的电动自行车、混淆动力汽车、电动汽车、燃料电池汽车等受到了市场越来越多的存眷。动力电池在交通范畴的应用,对于削减温室气体的排放、降低大年夜气污染以及新能源的应用有侧重要的意义。个中锂电池以高能量密度、高反复轮回应用次数、重量轻以及绿色环保等优势越来越受到人们的存眷,所以在手机、标记本电脑、电动对象等便携式手持设备中已经获得广泛的应用,并已经开端进入电动车、电动汽车等大年夜功率的应用中,成为全球电动汽车成长的热点  然则因为锂电池在加热、过充/过放电流、振动、挤压等滥用前提下可能导致电池寿命缩短乃至破坏,甚至会产生着火、爆炸等事宜,是以安然性问题成为动力锂电池贸易化推广的重要制约身分。安然型、低成本、长命命锂荡子电池的安然标准、安然评价办法、电池制造过程的安然与靠得住性控制以及经由过程正负极材料、电解质与隔阂优选改良电池安然与靠得住性是实现确保大年夜型动力锂荡子电池安然靠得住,实用化的关键。而电池治理体系作为电池保护和治理的核心部件,不仅要包管电池安然靠得住的应用,并且要充分发挥电池的才能和延长应用寿命,作为电池和车辆治理体系以及驾驶者沟通的桥梁,电池治理体系对于电动汽车机能起着越来越关键的感化。  电池治理体系的重要功能  电池治理体系与电动汽车的动力电池慎密结合在一路,对电池的电压、电流、温度进行时刻检测,同时还进行漏电检测、热治理、电池均衡治理、报警提示,计算残剩容量、放电功率,申报SOC&SOH状况,还根据电池的电压电流及温度用算法控制最大年夜输出功率以获得最大年夜行驶里程、以及用算法控制充电机进行最佳电流的充电,经由过程CAN总线接口与车袈湄总控制器、电机控制器、能量控制体系、车袈湄显示体系等进行及时通信。图1为电池治理体系的简单框图。     图1:为电池治理体系的简单框图。  电池治理体系的根本功能:1)监测单体电芯的工作状况,例如单体电池电压、工作电流、情况温度等。2)保护电池,避免电池工鬃钥浍端的前提下产生电池寿命缩短,破坏,甚至产生爆炸、起火等伤害人身安然的变乱。  一般而言,电池治理体系必须具备以下电路保护功能:过压和欠压保护、过流和短路保护、过高平和过低温保护、为电水池供多重保护以进步保护和治理体系的靠得住性(硬件履行的保护具有高靠得住性、软件履行的保护具有更高的灵活性、治理体系关键元器件掉效的保护为用户供给第三重保护)。这些功能可以知足大年夜部分别机电池、电动对象和电动自行车应用的须要。  电动汽车对电池治理体系提出更高挑衅  电动汽车电池集成体系是一个开放的动力体系,它经由过程汽车级CAN总线进行通信,和车辆治理体系、充电机、电机控制器协同工作,以知足汽车以工本钱的安然驾驶理念。是以汽车级电池治理体系必须做到:知足TS16949和汽车电子的请求、实现高速数据采集和高靠得住性、汽车级CAN总线通信、高抗电磁干扰的才能(最高等其余EMI/EMC请求)、在线诊断功能。  其重要功能为:电池电压和温度等信息的高速采集;实现电池高效力均衡,充分发挥电池集成体系的容量大年夜而进步电池集成体系的寿命,同时减小热量的产生;电池的健康状况和残剩电量的估算和显示;高靠得住的通信协定(汽车级CAN通信收集);动力总成技巧要包管电池产生任何安然应用的前提下,充分发挥电池的潜力,包管电池的机能,进步电池的寿命;电池的温度和散热治理,是电池体系工作在温度相对稳定的情况前提;漏电检测以及复杂的地线设计。  因为电动汽车中电池的分布情况异常复杂,处于高压大年夜功率的工作状况,对EMI/EMC请求异常高,这就为电池治理体系的设计带来了更大年夜的挑衅。  电动汽车电池体系的层次化、模块化设计  因为电动车电池体系是由成百上千个电芯单位集成,推敲到汽车的空间、重量的分派和安然的请求,这些电芯单位被划分成标准的电池模块,分布在汽车底盘不合的地位,由动力总成和中心处理单位同一治理;每个标准电池模块也是有多个电芯经由过程并联和串联构成,由模块的电控单位进行治理,经由过程CAN总线把电池模块的信息报告请示给中心处理器和动力总成单位,中心处理器和动力总成单位把这些信息经由处理今后,把最终的有关集成体系的信息如残剩电量、健康状况以及电池的才能相干信息等经由过程CAN总线报告请示给车辆治理体系。电动汽车电池体系的层次化,模块化的设计就请求电池治理体系设计的层次化、模块化(图2)。     图2:层次化、模块化的电动汽车电池治理体系设计。  电池治理体系的芯片集成技巧  汽车电池体系的靠得住性请求极高,特别是高压监控部分,电池均衡部分,因为集成的解决筹划少,很多筹划采取分立元件搭配而成,导致:元件匹配度不好,旌旗灯号采集的精度降低;外部节点增多,难以做到主动化测试,进步测试成本,降低测试覆盖率,体系靠得住性低;外部元件的功耗很难控制;体系尺寸大年夜,成本高。  凹凸科技(O2Micro)为全球供给首颗支撑》5节电池串联单芯片保护和检测的筹划OZ89xx,该筹划还支撑多芯片级联的应用。今朝采取该芯片的电池治理系兼顾划已胜应用于纯电动车和混淆动力车电池模块电控单位中。     表1以标准电池模块为例介绍分立筹划和集成筹划的比较。  由此可见,集成芯片的解决筹划对进步体系的靠得住性,降低成本具有十分重要的感化,他是电池集成技巧中硬件设计技巧的核心。  将来,动力锂电池在电动汽车范畴中具有广阔的前景,而电池治理体系将对于电池安然应用,以及和车辆治理的沟通起着关键的桥梁感化。电池治理技巧包含硬件设计技巧和软件设计技巧,而个中高压混淆旌旗灯号处理技巧及芯片设计是硬件设计核心,不仅是包管在汽车情况下实现高靠得住、高速、高精度旌旗灯号采集和处理的关键,也是进步测试覆盖率、支撑在线检测和降低成本的关键;而软件的核心则包含电池治理的算法,通信协定的支撑以及动力总成的相干技巧等。凹凸科技(O2Micro)是全球重要电池治懂得决筹划的供给商之一,凭借其在电池保护和治理多年的芯片设计和筹划设计的经验,控制了具有国际先辈程度的电池治理技巧,为全球电池厂商,体系厂商供给了高品德技巧办事,为中国电动车的成长供献了本身的力量。 

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