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【干货】高速电动轮车BMS总体方案设计

导读: 本文研究的电池管理系统所针对的目标车型是一款高速电动轮车,该车采用了先进的新型轮毂电机式驱动系统,配备了相应的电机控制器和制动能量回收装置,使用额定电压为76.8V的磷酸铁锂电池组提供电量,并同时为车上所有电子电器设备供电。

  1目标车型与动力电池组的基本参数

  本文研究的电池管理系统所针对的目标车型是一款高速电动轮车,该车采用了先进的新型轮毂电机式驱动系统,配备了相应的电机控制器和制动能量回收装置,使用额定电压为76.8V的磷酸铁锂电池组提供电量,并同时为车上所有电子电器设备供电。其主要技术参数如表1所示。高速电动轮车所搭载的动力锂电池组的基本参数如表2所示。

高速电动轮车 BMS 的总体方案设计

表1 电动车技术参数

高速电动轮车 BMS 的总体方案设计

表2 动力电池组基本参数

  2 高速电动轮车 BMS 的功能匹配

  本文所研制的高速电动轮车所设计出来的电池管理系统,其功能示意图如图1所示,主要具备以下五种功能:

高速电动轮车 BMS 的总体方案设计

图1 高速电动轮车功能示意图

  ①电池参数采集功能。主要包括:各电池包的端电压监测和温度监测,电

  池组总电压和干路充放电电流的监测,以及对充放电状态的监测等。

  ②电池SOC估算功能。 要求该系统能够根据所采集的电压、电流和温度值等相关参数,以一定的SOC估算策略估算出电池组的剩余电量。

  ③数据显示与报警提示功能。要求该系统能够实时显示出电池组的总电压、剩余电量、电池箱温度和故障信息,并且可通过声光报警设备将危急情况进行及时报警,给予驾乘人员快速高效的信息反馈。

  ④故障诊断与保护功能。主要针对各电池包和整个电池组所出现的过充放电、电流过大、温度过高以及短路等情况进行判断,能够及时采取保护措施。

  ⑤信息通信与数据存储功能。该功能既包括各电池参数采控制单元与主控单元之间的数据交换,也包括主控单元与整车控制器或上位机之间的信息通讯,以及及时存储动力电池组在工作过程中的重要信息,为系统的后期升级与维护工作提供保障。

  3 高速电动轮车BMS的总体结构方案

  目前常见的电动汽车BMS按照系统结构层次的不同一般分为:分布式管理型、集中式管理型和集中-分布式管理型。其中,分布式管理型针对每个单体电池都进行特殊管理,成本极高且维护困难;集中式管理型则将整个电池组视为一体,数据采集不全面,处理结果准确度较低。而根据前文内容可知,高速电动轮车搭载的动力电池组是由六个电池包串联构成,每个电池包又由12个单体锂电池按照四串-三并的方式组合而成。所以,为了尽可能实现系统对每个电池包的准确测量和精细化管理,并使系统的制造成本相对较低,本文设计的高速电动轮车 BMS采用集中-分布式管理型结构,其总体结构方案如图2所示。

高速电动轮车 BMS 的总体方案设计

图2 电动轮车BMS总体结构方案

  依据集中-分布式管理型结构的特点,该系统为每个电池包配置一块拥有独立数据处理单元的电池参数采集板,各采集板将采集到的信号进行处理后,通过SPI通信将相关数据发送给电池管理系统的主控单元,主控单元则对这些数据进行集中处理并继续实现系统的其它功能。同时,本文在该电池管理系统中设有标准的CAN总线通讯接口,采用的CAN V2.0B active 通信协议标准可完全兼容高速电动轮车的其它电控单元上已有的CAN通信协议,并且在配合使用CAN接口卡的情况下,该接口还能实现电池管理系统与上位机之间的数据交换,使后期的系统维护与升级工作更容易实现。

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