电池管理系统在电动汽车中的应用
新能源汽车电源管理系统设计及应用研究

新能源汽车电源管理系统设计及应用研究第一章介绍随着环保意识的增强和油价的不断上涨,新能源汽车作为一种低碳、环保、节能的交通工具,越来越受到人们的关注和青睐。
然而,新能源汽车采用的电力系统带来了新的设计和管理挑战。
新能源汽车电源管理系统设计及应用研究是保障新能源汽车安全、高效、可靠运行的重要环节。
第二章电源管理系统设计2.1 电源管理系统结构电源管理系统是新能源汽车电力系统的核心部分,其主要功能是:管理动力电池组、电机驱动系统和辅助电路等各个子系统之间的能量流向,以保证新能源汽车运转稳定和高效。
通常,电源管理系统主要由以下部分组成:1. 电池管理系统(BMS)。
BMS是新能源汽车中最重要的组成部分之一,它主要负责对动力电池组实时监控和控制,能够保证各个电池单元充电平衡,温度控制和安全保护等功能。
2. 电机控制系统。
电机控制系统是负责控制电机的运转,通过对电机输出扭矩、转速和位置的控制,实现新能源汽车的安全、平稳、高效运行的关键。
3. 相应的辅助电路。
辅助电路包括点火、车灯、音响、空调、电热器等。
这些设备和电子器件需要精细控制,以保证它们正确、安全地工作,同时不会对电力系统造成过大的负荷。
2.2 电源管理系统设计原则在设计新能源汽车电源管理系统时,需要遵循以下原则:1. 能量管理。
新能源汽车中的电能源具有不确定性和不稳定性,需要通过科学的智能电源管理来最大化利用动力电池的储能,保证电力系统的安全运行。
2. 模块化和可重复利用。
电源管理系统应当采用模块化设计,以便于对单元进行维护和更换,并且可以重复利用已经测试过的模块,提高生产效率和产品质量。
3. 安全性。
新能源汽车的电池组具有高压、高能量的特点,需要采取有效措施保证其安全性。
4. 故障诊断和管理。
快速、准确的故障诊断和处理是新能源汽车电源管理系统设计的重要方向。
第三章电源管理系统应用研究3.1 电源管理系统在纯电动汽车中的应用研究纯电动汽车提供了零排放的环保出行方式,其主要运行依赖于动力电池组的供电。
简述纯电动汽车电池管理系统的功能

简述纯电动汽车电池管理系统的功能【简述纯电动汽车电池管理系统的功能】纯电动汽车(Electric Vehicle,简称EV)的电池管理系统(Battery Management System,简称BMS),是电动车核心部件之一,它的主要职责是对车载动力电池进行实时监控、智能管理和有效保护,确保电池组在高效、安全的状态下运行,延长电池使用寿命,并提升整个电动汽车的动力性能和续航能力。
以下是纯电动汽车电池管理系统的主要功能,将逐步展开详细解读。
1. 电池状态监测:电池管理系统的核心功能是对电池包内的每一块电池单元进行实时状态监测,包括电压、电流、温度等关键参数的采集与分析。
通过对单体电池的电压均衡性检测,可以及时发现并预警电池单元间的不一致性问题,防止因个别电池过充或过放导致的整体性能下降。
2. 荷电状态(SOC)估算:SOC是指电池剩余电量占其总容量的比例,精确估算SOC是电池管理系统的关键任务之一。
通过复杂的算法模型,结合电池实际工作情况(如充放电电流、电压变化等),BMS能准确预测电池的剩余能量,为驾驶员提供直观的续航里程信息,同时避免电池过度充电或深度放电造成损坏。
3. 健康状态(SOH)评估:电池管理系统还会对电池的健康状态(State of Health)进行动态评估,即衡量电池当前的实际容量与其初始设计容量之间的比率。
这有助于预测电池寿命,及时提醒用户进行维护保养或更换,保证车辆的正常行驶。
4. 热管理:电池在充放电过程中会产生大量热量,过高或过低的温度都会影响电池性能和寿命。
电池管理系统会根据各电池单元的温度数据,调控冷却或加热系统,使电池组保持在一个最佳的工作温度区间内,以提高电池性能和安全性。
5. 故障诊断与保护:当电池出现异常状况时,如短路、过温、过充、过放等情况,电池管理系统会立即启动保护机制,切断充放电回路或降低充放电电流,避免电池受到损害,同时向车辆控制系统发送警告信号,以便采取进一步的应对措施。
新能源汽车电池管理系统的优化设计与实现

新能源汽车电池管理系统的优化设计与实现加速新能源汽车产业的发展是中国汽车工业的重要任务之一。
而作为新能源汽车的核心部件,电池的管理系统显得尤为关键。
优化电池管理系统的设计和实现,则是新能源汽车汽车制造企业不断提高电池性能、保障电池寿命和降低成本的重要手段之一。
一、优化电池管理系统的意义电池管理系统是新能源汽车中,各种电子系统中最为重要,也是最为复杂的一个系统之一。
随着电动汽车使用不断增加,对电池管理系统性能的要求越来越高。
电池管理系统的优化设计和实现对于电动汽车的安全、性能和寿命具有至关重要的影响。
优化电池管理系统的主要优点包括以下几个方面:1.降低使用成本:优化设计和实现的电池管理系统能够提高电池的使用效率,从而降低使用成本。
2.提高性能:电池管理系统能够根据各种工况对电池进行优化控制,实现电池热管理、电池寿命管理等功能,从而提高电池性能。
3.加强安全:电池管理系统可以准确监测电池状态,及时发现电池故障和事故危险因素,从而加强电动汽车的安全。
二、电池管理系统的设计与实现1. 电池管理系统的设计思路电池管理系统是实现对电池进行管理的控制系统,其设计应根据电池的实际工作情况,结合电池的物理特性和化学特性,以及用户的使用需求等方面的要素进行综合分析和设计。
其主要步骤包括以下三个方面:1.电池系统的建模和分析:建立电池的物理、化学模型,对电池进行特性参数和能量特征分析,分析电能的保存和转化规律。
2.电池管理系统的结构设计;根据电池的特性,设计针对电池状态的监测和故障诊断方法,设计针对电池管理的控制算法和策略。
3.系统性能测试和优化:对设计的电池管理系统进行实现和测试,并进行性能测试和优化,以达到系统设计和应用的要求。
2.电池管理系统的实现方法电池管理系统的实现方法主要有以下几种:1.采用模块化设计:通过模块化设计,将整个电池管理系统分成几个独立的功能模块,各个模块之间具有统一的接口和标准数据格式,方便集成和系统调试。
电动汽车的电池管理系统

电动汽车的电池管理系统嘿,说起电动汽车,咱们可不能忽略那个至关重要的“大管家”——电池管理系统。
这玩意儿就像是电动汽车的“心脏护卫队”,时刻保障着车子的动力源泉稳定可靠。
我记得有一次,我在路上看到一辆电动汽车抛锚了,司机一脸无奈地站在旁边。
后来听维修师傅说是电池管理系统出了问题。
这让我对电池管理系统的重要性有了更深刻的认识。
咱们先来聊聊这个电池管理系统到底是干啥的。
简单来说,它的任务就是监控电池的状态,比如电量有多少、温度高不高、充电放电是不是正常等等。
就好比咱们人,得时刻留意自己的身体状况,饿了要吃饭,累了要休息,生病了得治疗。
电池管理系统对电池也是这样,无微不至地照顾着。
它能精确地计算出电池还剩下多少电量,让你心里有数,知道啥时候该充电,不至于开到半路没电了干着急。
这就像是你出门前看了看手机电量,心里有底,知道能不能撑到回家。
而且啊,它还能控制充电过程,保证电池不会被过度充电或者充电不足。
过度充电就好比你吃饭吃撑了,难受;充电不足呢,就像没吃饱,没力气干活。
电池在工作的时候会发热,要是温度太高,那可就麻烦了。
电池管理系统这时候就发挥作用啦,它像个贴心的小空调,给电池降温,让电池在合适的温度下工作,延长电池的使用寿命。
想象一下,大热天的你在外面跑了一天,回到家打开空调,那叫一个舒坦。
电池也是这样,有了合适的温度,才能干劲十足。
还有呢,电池管理系统能平衡各个电池单元之间的电量。
因为在电池组里,每个电池单元的性能可能不太一样,如果不进行平衡,有的电池就会过度劳累,有的却在偷懒,这样整个电池组的性能就会下降。
这就好比一个团队,有人干得多,有人干得少,那工作效率肯定不高。
电池管理系统就是要让每个电池单元都发挥出最佳水平,协同工作。
另外,它还能检测电池的故障。
一旦发现有啥不对劲,就会赶紧给你报警,提醒你去维修。
这可太重要了,就像身体不舒服了,早发现早治疗,免得小病拖成大病。
总之,电池管理系统对于电动汽车来说,那真是太重要了。
电池管理系统的应用场景

电池管理系统的应用场景随着科技的不断发展,电池管理系统(Battery Management System,简称BMS)在各个领域中的应用也逐渐扩大。
电池作为储能设备的重要组成部分,其性能的稳定与否直接影响到整个系统的运行效果。
电池管理系统的作用就是对电池进行监控、控制和管理,以确保电池的性能和寿命,提高系统的安全性和可靠性。
一、电动汽车领域电动汽车作为未来交通的发展方向,其核心之一就是电池技术。
电池管理系统在电动汽车中的应用尤为重要。
BMS可以监测和管理电池的电流、电压、温度等参数,实时掌握电池的工作状态,提供准确的电池容量估计,并根据需求进行电池充放电控制,以延长电池寿命和提高车辆的续航里程。
此外,BMS还可以监测电池的安全性能,及时发现电池的异常情况,并采取相应的保护措施,确保电池的安全运行。
二、新能源电站领域随着可再生能源的快速发展,新能源电站的建设也日益增多。
在新能源电站中,电池管理系统的应用主要集中在储能系统中。
BMS可以对电池组进行状态监测和均衡控制,提高电池组的运行效率和寿命。
同时,BMS可以根据电网的需求实时调整电池组的充放电策略,实现对电网的调峰填谷和备用功率的提供,提高电站的经济性和可靠性。
三、太阳能光伏领域太阳能光伏系统是目前应用最广泛的可再生能源系统之一。
在太阳能光伏系统中,BMS主要用于对电池组的充放电控制和保护。
太阳能光伏系统通过将光能转化为电能进行储存,以满足不同时间段的用电需求。
BMS可以根据太阳能光伏系统的发电情况和负荷情况,控制电池组的充放电策略,实现对太阳能电池组的最优管理,提高太阳能光伏系统的发电效率和运行稳定性。
四、航空航天领域在航空航天领域,电池管理系统的应用也十分重要。
航空航天器的电力系统对于航天任务的完成至关重要,而电池作为航空航天器的备用电源,其运行状态需要得到严格的监控和管理。
BMS可以对航空航天器的电池进行实时监测,提供电池的状态信息和剩余容量,确保电池的可靠供电。
纯电动汽车电池管理系统九大功能

纯电动汽车电池管理系统九大功能纯电动汽车是未来汽车发展的趋势,它相比传统汽车的最大区别在于动力来源。
传统汽车以燃油为动力来源,而纯电动汽车则以电池为动力来源。
由于电池的性能表现不尽如人意,车辆行驶里程、充电时间与电池寿命等问题已成为纯电动汽车面临的重要难题之一。
为此,纯电动汽车电池管理系统(以下简称“BMS”)应运而生。
本文将详细阐述BMS的九大功能。
首先,BMS能全天候监控电池的状态。
BMS系统可以实时监测电池的电压、电流、温度等状态,确保电池工作在正常范围内。
对于出现故障,BMS系统能实时报警,为后期检修提供有力保障。
其次,BMS能实现对电池充电限制与电量保护。
在充电时,BMS可对电池充电限制,避免过充,同时能对电量进行保护,防止电量过低影响动力性能。
当车辆电池电量过低时,BMS系统会自动停止其它非关键设备,保留足够的电量支持动力性能。
第三,BMS能通过调节电池的温度等状态,提高电池工作效率。
目前,电池往往出现温度过高过低的情况,导致电池效率下降。
而通过BMS系统,可以根据车辆行驶状态自动调节电池的温度,以保证电池工作在最佳状态下。
第四,BMS通过均衡电池单体电压,延长电池寿命。
单体电池容易出现电压不均的情况,而BMS可以及时检测出电压偏差,并通过均衡技术将电池单体电压均衡,延长电池使用寿命。
第五,BMS能够准确估算电池剩余寿命。
电池使用寿命是车主关注的重点,而BMS系统可以通过对电池的历史工作状态进行分析和计算,准确估算电池剩余寿命,使车主可及时进行更换等维护操作。
第六,BMS能实现智能充电及充电状态监测。
充电问题是纯电动汽车的重要问题之一,而BMS可以对充电状态进行实时监控,避免充电过程中出现问题。
同时,BMS可以自动调整充电方式,对电池进行自适应充电,避免电池充电温度过高等问题。
第七,BMS可监测车辆维护状态。
BMS系统可以监视车辆各部件的工作状态,监测车辆的行驶里程、碳排放等情况,提醒车主及时进行车辆维护保养。
电池管理系统的研究与应用

电池管理系统的研究与应用随着电动车的普及,电池管理系统(Battery Management System,简称BMS)变得越来越重要。
BMS是一种智能电子设备,它能够对锂离子电池进行实时监测,确保其正常工作,并保护电池免受过度充电、过度放电、过热等因素的损害。
本文将探讨电池管理系统的研究与应用。
一、电池管理系统的基本要求电池管理系统主要由电池监控单元、电池均衡调节单元、充放电控制单元三部分组成。
其中电池监控单元是最基本的单元,它能够实时获取电池的各项参数,包括电压、温度、电流、容量等。
这些参数是判断电池状态是否正常的依据。
一旦监测到异常情况,就需要采取措施进行调整。
电池均衡调节单元则是为了保证电池组内单体电池的电量分布趋于一致。
电池的容量会随着时间的推移而逐渐减少,而不同单体电池的寿命也会有所不同。
因此,为了确保电池整体的性能,需要对电池组做出均衡调节,并及时对电池组中残留能量进行存储。
最后,充放电控制单元则是为了确保电池充放电的安全性。
在过度充电、过度放电、过热等情况下,电池的寿命将会大幅度减少,并且可能导致电池的爆炸等安全问题。
因此,充放电控制单元需要实时监测电池的状态,确保电池充放电在可控制范围内。
二、电池管理系统的应用BMS的应用主要包括电动汽车、储能电站、汽车起动电池等领域。
其中,电动汽车无疑是BMS应用的最为广泛的领域之一。
在电动汽车中,为了确保电池的安全性和性能,需要通过BMS系统实时监测电池的状态,并自动调整电池的工作环境。
此外,在充电时,BMS还需要监控充电器工作状态,确保充电器输出电压和电流在安全范围内。
在储能电站领域,BMS主要用于锂离子电池的管理。
储能电站是将电池组装在一起以提供备用电力的系统,其中的电池需要长时间工作,因此BMS系统需要提供一种高效、可靠的管理方式来确保电池的稳定性。
BMS可以实时检测电池组中各个单体电池的状态,并通过均衡调节单元对其进行优化。
汽车起动电池是汽车使用的一种重要电池,其使用寿命通常较短,并需要通过BMS来延长其使用寿命。
简述动力电池管理系统的功用

简述动力电池管理系统的功用动力电池管理系统(Battery Management System,BMS)是一种用于监测、控制和保护动力电池的关键设备,它在电动汽车、混合动力汽车以及其他依赖电池储能的设备中起着非常重要的作用。
动力电池管理系统具有以下几个重要的功用:1. 动力电池监测和电池状态估算:BMS通过监测电池的电压、电流、温度等参数,实时掌握电池的工作状态。
同时,BMS还可以根据电池的充放电情况,估算电池的剩余容量和剩余寿命,以提供有效的电池使用策略。
2. 动力电池均衡管理:由于电池单体之间会存在差异,电池组中的一些单体容量会出现不匹配的情况。
BMS可以通过自动调节充电和放电过程中的电流,使得电池组中的每个单体都可以达到相似的充放电状态,以提高电池组的整体性能和循环寿命。
3. 电池保护和安全管理:电池的过充、过放、过流等异常工作状态都会对电池的性能和寿命产生不利影响,甚至会存在安全隐患。
BMS通过实时监控电池的工作状态,根据设定的保护参数及时采取措施,防止电池受到损坏。
4. 故障诊断和报警:当电池组出现故障时,BMS可以通过监测各个子系统的数据,快速地判断故障类型和位置,并及时发出报警信号,以便及时维修和更换故障部件。
5. 数据记录和分析:BMS通过记录电池组的工作数据,如电池电量、充放电电流、温度等,可以提供有关电池性能及健康状况的重要信息。
这些数据有助于制定电池管理策略,并为后续的性能分析和改进提供依据。
动力电池管理系统的功能使得电池组能够更加高效地工作,提高了电池的循环寿命和安全性能。
同时,BMS的应用也为电动汽车和其他电池依赖设备的用户提供了更加准确和可靠的使用指导,让他们能够更好地利用电池资源,提升使用体验。
在未来,随着电池技术的发展和应用的普及,动力电池管理系统也将进一步发展,为电动交通和储能领域的可持续发展做出更大的贡献。
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第23卷第3期2010年6月山东科学SHANDONG SCIENCE Vol.23No.3Jun.2010收稿日期:2010-04-15作者简介:于良杰(1977-),男,工程师,从事实时系统,汽车电子的研究。
E-mail :embedlinux@126.com 文章编号:1002-4026(2010)03-0087-05电池管理系统在电动汽车中的应用于良杰1,乔昕2,张许峰2,邓楠2(1.山东省科学院自动化研究所,山东省汽车电子技术重点实验室,山东济南250014;2.北京尚能联创科技有限公司北京10029)摘要:本文介绍了电池管理系统(Battery Management System )的发展以及应用在电动汽车中所面临的前端数据采集、电池均衡管理、SOC 电量计量、实时通信以及电池绝缘监测等关键问题。
关键词:电动汽车;电池管理系统中图分类号:U468.3文献标识码:B随着人们环保意识的增强以及能源的日趋紧张,电动汽车受到国家和民众的广泛关注。
电动汽车是全部或者部分由电能驱动电机作为动力系统的汽车,因此,电池系统作为电动汽车的动力系统在整个电动汽车的研究和发展中具有举足轻重的作用。
电池系统一般分为电池和电池管理系统两个部分。
就电池而言,铅酸、镍氢、锂离子或锂聚合物电池在电动汽车的研究中都有应用。
锂离子电池由于其比能量大、放电电压高、循环寿命长、无记忆效应、具有快速充电能力、自放电速率小、具有多种安全保护措施、密封良好,无泄漏现象、环保等众多优点,使得其在未来电动汽车中的应用前景非常广阔。
就电池管理系统而言,在锂离子电池被广泛关注之前,已经有学者针对铅酸和镍氢电池开展了电池管理系统的研究,这些研究包括数据采集、SOC 估算、实时通信、均衡、绝缘监测等。
由于锂离子物理特性相当活跃,过充、过放更容易对锂离子电池带来损坏,这就对电池保护系统的性能提出了更高的要求。
一个好的电池管理系统可以确保车辆的行驶安全、增加电池使用寿命、提供给驾驶员有用的信息、减少能源消耗等,是电动汽车的一个重要组成部分。
国外对电池管理系统的研究已经有几十年了,并取得了一定的成果。
我国对电动汽车电池管理系统的研究还处于起步阶段,目前清华大学、北京理工大学、同济大学、北京航天航空大学在电动汽车的电池管理系统上取得了一定的研究成果,并应用于奥运大巴的项目中。
总的来说,电池管理系统按照实现方式可以分为两大类:一类是基于芯片的电池管理系统;另一类是基于分立式器件的电池管理系统。
基于芯片的电池管理系统一般将前端采集电路、均衡电路以及电量计量算法、通讯功能等集成在芯片中,辅以外围电路完成对电池的管理功能,如德州仪器在电池管理IC 领域的bq 系列芯片[1-2],凹凸科技的OZ890电池管理芯片[3]等,具有更小的体积、更高的集成度等优势;基于分立器件的电池管理系统,有基于纯硬件和基于软硬件协调工作的解决方案,而软硬件协调工作方案由于实现更灵活、功能更完善,被广泛采用,如各院校和科研单位开发的电池管理系统、北京市中天荣泰科技有限公司的智能电池管理系统等,分立器件方案在产品设计的灵活性上占有一定优势。
无论是采用芯片还是采用分立器件搭建系统,都要面临一些电池管理系统需要解决的关键问题,而这些问题也被国内外学者广泛的研究,他们包括前端数据采集、数据存储、保护功能、均衡管理、电池健康状态、电量计量和实时通信,针对不同的应用需求可能还需要内置充电管理、后备态管理、绝缘监测等功能,其结构见山东科学2010年图1电池管理系统的组成图1。
针对电动汽车电池管理系统而言,又以前端数据采集、电池均衡管理、SOC 电量计量、实时通信以及电池绝缘监测最为关键。
1前端数据采集像其他电池应用领域一样,在电动汽车系统中,前端数据采集是整个电池管理系统的基础和关键,尤其是对于锂电池而言,采集的精度和速度对电池的使用寿命乃至整个系统的安全可靠运行至关重要。
采集的数据主要包括:各电芯电压值、总电压值、充放电电流值以及温度信息。
1.1电压的测量在电压采集中主要关心的是电芯电压的采集精度和采集速度,采集精度决定了电池管理系统是否能够在过放、过充保护点准确地保护电池;采集速度决定了是否能在过充、过放保护点快速的实行保护;另一个需要解决的问题是电压的共地问题[4]。
1.2电流的测量电池组充放电电流的精确测量对于充放电过流保护以及电池组剩余电量的估计具有极为重要的意义。
在不同的应用场合会对电流测量有不同的要求,大电流充电、大电流放电以及涓流充电都会遇到,因此要求电流测量在较宽测量范围内保证一定的精度。
1.3电池温度的测量电池的性能受温度的影响很大,研究温度对电池工作状态的影响具有十分重要的意义,因此温度的测量也是优化电池管理系统的重要内容。
目前典型的测温方法包括:热敏电阻(包括铂电阻)、模拟式半导体传感器、数字式半导体传感器。
2均衡管理电池在串接使用时,由于电池质量、批次等自身的原因以及在使用过程中个别电芯的损坏,使得电池组在长期使用后,各电芯的容量会有差异,在无均衡管理的情况下,这种差异会随时间变得越来越大,造成在同样电流情况下,容量大的电芯处于浅充浅放状态,电芯容量衰减缓慢,有更长的使用寿命;而容量小的电芯总是处于过充过放状态,电芯容量衰减加快,寿命缩短[5]。
由于电池组的寿命是由最差电芯寿命决定的,从而导致电池组整体寿命随之下降[6]。
作为减小电池组内电芯不一致性的有效方法,均衡充电得到了较为深入的研究,国内外都出现了一些巧妙的均衡充电方案。
均衡方案一般分为两类:一类是耗散型均衡方案,这种方案通过电池管理系统上的电阻,消耗电压过高电芯的能量达到平衡电池组内各电芯容量的目的[7],该方案适合于低功率应用场合,如电动自行车、电动工具等;另一类是非耗散型均衡方案,非耗散型均衡方案采用电容或电感做为储能原件,利用常见的电源变换电路作为拓扑基础,采取分散或集中的结构,实现单向或双向的充电方案,常见方案包括:利用电力电子变流技术均衡方案、开关电容均衡方案,其中变流技术均衡方案又包括:分散式直流变换均衡方案、集中式均衡变换器方案以及分流器均衡方案等[8-12],非耗散型方案适应于大功率应用、高充放电倍率的场合,尤其适用于电动汽车的应用。
3SOC 电量计量SOC 电量计量对于任何使用电池的系统来说都具有实际的意义,其最重要的功能是提醒使用者电池还剩下多少能量,以便用户做出相应的处理措施。
美国先进电池联合会(USABC )在其《电动汽车电池实验手8898第3期于良杰,等:电池管理系统在电动汽车中的应用册》中定义SOC为:电池在一定放电倍率下,剩余电量与相同条件下额定容量的比值[13]。
在已知的SOC估算算法中,有些是在试验环境下测试电池性能的,有些是在实用环境下估算电池剩余容量的。
在实用环境中,SOC剩余电量估算精度取决于采用何种算法,由于采用算法的不同,电池剩余容量的估算,易受负载电压检测精度、电流检测精度、充放电循环次数、自放电率、放电倍率和温度的影响。
往往采用多种算法相结合的办法,抵消上述影响因素对单一SOC估算方法造成的显著影响。
目前SOC的估算方法主要包括:3.1放电实验法放电实验法采用恒定电流进行连续放电,放电电流与时间的乘积即为剩余电量[14]。
放电实验法在实验室中经常使用,不适用于在实际中实时估计剩余电量。
3.2Ah计量法Ah计量法(安时法)是最常用的SOC估计方法,通过电流在时间上的累加估计当前电池组的剩余容量。
Ah计量法容易受电流测量精度、充放电循环次数、自放电率、充放电倍率和温度的影响,其中电流检测精度、放电倍率和温度成为影响SOC估算的主要因素。
3.3开路电压法电池的开路电压在数值上接近电池电动势。
由于锂电池的具有电压平台期,因此在充电初期和末期估算SOC效果较好。
开路电压法的显著缺点是需要电池长时静置,以达到电压稳定,这给测量造成困难,同时也不利于实时测量。
开路电压法在充电初期和末期SOC估计效果好。
3.4负载电压法电池放电开始瞬间,电压迅速从开路电压状态进入负载电压状态,在电池负载电流保持不变时,负载电压随SOC变化的规律与开路电压随SOC的变化规律相似。
负载电压法能够实时估计电池组的SOC,在恒流放电时,具有较好的效果。
在实际应用中,变化的放电倍率导致电池电压的波动,给负载电压法应用带来困难。
与开路电压法相似,这种方法在充放电初期和末期具有较好的估计效果,常与Ah计量法结合使用。
3.5其他方法其他的SOC估计方法包括内阻法、线性模型法、以及这几年出现的神经网络法[15]和卡尔曼滤波法[16],尤其是卡尔曼滤波法,由于其不仅给出了SOC的估计值,还给出了SOC的估计误差,更适合于电流波动比较剧烈的混合动力汽车电池SOC的估计,受到学者们的关注。
4实时通信在电池的运行过程中,需要按照要求将电池电压、SOC、SOH等电池运行时的相关状态进行上报。
对于将多节电池组串并联使用的系统来说,这种信息的上报包含两方面:一方面是指上报信息到电池管理系统之外,为其他系统提供所需的数据,同时接受其他系统提供的信息,为制定合理的电池管理方案提供依据;另一方面是指各电池组之间的数据交互。
针对这些信息的交互,采用何种通讯方式、制定何种通信协议对于实时了解电池的容量和性能、保证电池安全可靠的运行以及为电池系统提供可信的依据成为电池管理系统中一个关键问题。
目前应用到电池管理系统中的主要通信手段有:4.1SMBUS总线SMBUS总线是由INTEL公司于1995年制定的双线结构的总线,它衍生于IIC总线结构,被广泛用于笔记本的电池管理系统、测温、风扇控制以及电压检测等子系统中。
它对于电压水平和时序要求要比IIC总线更加严格,然而分属于SMBUS总线和IIC总线的设备经常可以在同一总线上混合使用[17]。
4.2CAN总线CAN总线是德国BOSCH公司在20世纪80年代初提出的串行总线通讯协议,能有效支持具有很高安全等级的分布式实时控制。
它的初衷是为汽车内部众多控制器和测量单元通信提供一个串行总线通信标准,以减少因为汽车电子元件大量增加而导致的电子元件间通信电缆大幅增加对汽车可靠性、维护以及成本09山东科学2010年带来的不利影响。
由于CAN总线在实时性、容错性、可靠性、传输距离、传输速度以及硬件成本上的优势,使得它的应用已经从汽车电子领域扩展到船舶运输、机械控制、工厂自动化、楼宇自动化等许多领域。
国际标准组织也于1993年将高速CAN总线纳入国际标准ISO11898,1994年将低速容错CAN总线纳入国际标准ISO11519。
由于CAN总线在汽车电子中的广泛应用,使得CAN总线几乎成为在电动汽车中交换电池信息的必然手段。
许多研究者也将CAN总线通信功能实现在智能电池管理方案中[18-23]。