1目標(biāo)車型與動力電池組的基本參數(shù)

本文研究的電池管理系統(tǒng)所針對的目標(biāo)車型是一款高速電動輪車，該車采用了先進(jìn)的新型輪轂電機(jī)式驅(qū)動系統(tǒng)，配備了相應(yīng)的電機(jī)控制器和制動能量回收裝置，使用額定電壓為76.8V的磷酸鐵鋰電池組提供電量，并同時為車上所有電子電器設(shè)備供電。其主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。高速電動輪車所搭載的動力鋰電池組的基本參數(shù)如表2所示。

表1電動車技術(shù)參數(shù)

表2動力電池組基本參數(shù)

2高速電動輪車BMS的功能匹配

本文所研制的高速電動輪車所設(shè)計出來的電池管理系統(tǒng)，其功能示意圖如圖1所示，主要具備以下五種功能：

圖1高速電動輪車功能示意圖

①電池參數(shù)采集功能。主要包括：各電池包的端電壓監(jiān)測和溫度監(jiān)測，電

池組總電壓和干路充放電電流的監(jiān)測，以及對充放電狀態(tài)的監(jiān)測等。

②電池SOC估算功能。要求該系統(tǒng)能夠根據(jù)所采集的電壓、電流和溫度值等相關(guān)參數(shù)，以一定的SOC估算策略估算出電池組的剩余電量。

③數(shù)據(jù)顯示與報警提示功能。要求該系統(tǒng)能夠?qū)崟r顯示出電池組的總電壓、剩余電量、電池箱溫度和故障信息，并且可通過聲光報警設(shè)備將危急情況進(jìn)行及時報警，給予駕乘人員快速高效的信息反饋。

④故障診斷與保護(hù)功能。主要針對各電池包和整個電池組所出現(xiàn)的過充放電、電流過大、溫度過高以及短路等情況進(jìn)行判斷，能夠及時采取保護(hù)措施。

⑤信息通信與數(shù)據(jù)存儲功能。該功能既包括各電池參數(shù)采控制單元與主控單元之間的數(shù)據(jù)交換，也包括主控單元與整車控制器或上位機(jī)之間的信息通訊，以及及時存儲動力電池組在工作過程中的重要信息，為系統(tǒng)的后期升級與維護(hù)工作提供保障。

3高速電動輪車BMS的總體結(jié)構(gòu)方案

目前常見的電動汽車BMS按照系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次的不同一般分為：分布式管理型、集中式管理型和集中-分布式管理型。其中，分布式管理型針對每個單體電池都進(jìn)行特殊管理，成本極高且維護(hù)困難；集中式管理型則將整個電池組視為一體，數(shù)據(jù)采集不全面，處理結(jié)果準(zhǔn)確度較低。而根據(jù)前文內(nèi)容可知，高速電動輪車搭載的動力電池組是由六個電池包串聯(lián)構(gòu)成，每個電池包又由12個單體鋰電池按照四串-三并的方式組合而成。所以，為了盡可能實現(xiàn)系統(tǒng)對每個電池包的準(zhǔn)確測量和精細(xì)化管理，并使系統(tǒng)的制造成本相對較低，本文設(shè)計的高速電動輪車BMS采用集中-分布式管理型結(jié)構(gòu)，其總體結(jié)構(gòu)方案如圖2所示。

圖2電動輪車BMS總體結(jié)構(gòu)方案

依據(jù)集中-分布式管理型結(jié)構(gòu)的特點，該系統(tǒng)為每個電池包配置一塊擁有獨立數(shù)據(jù)處理單元的電池參數(shù)采集板，各采集板將采集到的信號進(jìn)行處理后，通過SPI通信將相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)送給電池管理系統(tǒng)的主控單元，主控單元則對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行集中處理并繼續(xù)實現(xiàn)系統(tǒng)的其它功能。同時，本文在該電池管理系統(tǒng)中設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)的CAN總線通訊接口，采用的CANV2.0Bactive通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)可完全兼容高速電動輪車的其它電控單元上已有的CAN通信協(xié)議，并且在配合使用CAN接口卡的情況下，該接口還能實現(xiàn)電池管理系統(tǒng)與上位機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換，使后期的系統(tǒng)維護(hù)與升級工作更容易實現(xiàn)。