劉力 史龍飛

【摘要】隨著環(huán)境污染的日益嚴(yán)重和環(huán)保理念的深入人心，人們對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視程度越來(lái)越高，尤其注重清潔能源的使用和開(kāi)發(fā)。汽車(chē)尾氣一直以來(lái)都是影響城市空氣質(zhì)量的主要因素之一，而化石燃料的燃燒在帶來(lái)大氣污染的同時(shí)，也造成能源的過(guò)度使用，不利于經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。純電動(dòng)汽車(chē)的開(kāi)發(fā)和使用能夠減少大氣污染物的排放，有很高的環(huán)保價(jià)值，但是純電動(dòng)汽車(chē)的一次充電行駛里程過(guò)短的問(wèn)題嚴(yán)重影響了電動(dòng)汽車(chē)的廣泛應(yīng)用，因此，本文主要對(duì)其電池管理系統(tǒng)展開(kāi)介紹，為汽車(chē)電池?cái)U(kuò)容提供一定的參考。

【關(guān)鍵詞】純電動(dòng)汽車(chē) 電池管理系統(tǒng) 應(yīng)用

一、前言

電動(dòng)汽車(chē)具有的環(huán)保性和低污染的優(yōu)點(diǎn)使其在現(xiàn)代汽車(chē)領(lǐng)域占有重要比重。純電動(dòng)汽車(chē)是電動(dòng)汽車(chē)的主要類(lèi)型之一，能源供給依靠動(dòng)力電池，純電動(dòng)汽車(chē)的技術(shù)在今天己經(jīng)相對(duì)比較成熟，可以進(jìn)行市場(chǎng)化生產(chǎn)。純電動(dòng)汽車(chē)的最關(guān)鍵部分為動(dòng)力電池，其在整個(gè)汽車(chē)的成本中占有較大比例，有時(shí)候能夠占整車(chē)成本的三分之一多。為了降低汽車(chē)的整體成本，同時(shí)保證汽車(chē)行駛的穩(wěn)定性，必須要對(duì)純電動(dòng)汽車(chē)的電池管理系統(tǒng)進(jìn)行研究。

二、電池管理系統(tǒng)分析

（一）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

純電動(dòng)汽車(chē)是以動(dòng)力電池作為能源供給的，在實(shí)際動(dòng)力源的使用中，可以將動(dòng)力電池分組串并聯(lián)形成整車(chē)高壓電源。根據(jù)汽車(chē)的使用目的從整體汽車(chē)的角度出發(fā)，采用分布式網(wǎng)絡(luò)控制管理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)電池管理系統(tǒng)，在系統(tǒng)中，每個(gè)電池電池包中配備電池測(cè)控模塊，并將中央控制器通過(guò)總線連接到一起構(gòu)成完整的系統(tǒng)。

（二）系統(tǒng)功能分析

純電動(dòng)汽車(chē)的電池管理系統(tǒng)首先需要具備參數(shù)檢測(cè)的功能，能夠及時(shí)監(jiān)測(cè)到電池充放電的情況，而且電池總電壓和電池總電流可以通過(guò)采集到的數(shù)據(jù)來(lái)分析。傳統(tǒng)車(chē)的油量相當(dāng)于電池的剩余電量，汽車(chē)在行駛的過(guò)程中為了保證司機(jī)能夠?qū)崟r(shí)觀測(cè)到剩余的電量，系統(tǒng)需要采用即時(shí)采集充放電電流和電壓等參數(shù)。其次，需要進(jìn)行充放電空盒子，根據(jù)實(shí)際電池的荷電裝填控制對(duì)電池的充放電進(jìn)行監(jiān)測(cè)。[2]如果出現(xiàn)某個(gè)電池電壓波動(dòng)的情況或者某些參數(shù)超標(biāo)時(shí)，系統(tǒng)需要能夠及時(shí)切斷繼電器，停止電池的能量供給保證汽車(chē)的正常行駛。電池管理系統(tǒng)還需要具備熱管理和均衡控制的功能，系統(tǒng)不僅要能夠及時(shí)的得到每包電池測(cè)點(diǎn)溫度，并及時(shí)采用相應(yīng)措施比如控制散熱風(fēng)扇的工作效率防止電池過(guò)熱，而且因?yàn)殡姵刂按嬖谝欢ǖ牟町愋砸约笆褂脿顟B(tài)有所去區(qū)別，所以在電池使用過(guò)程中容易發(fā)生不一致性，電池管理系統(tǒng)需要有一定的均衡控制能力。電池管理系統(tǒng)在故障診斷環(huán)節(jié)中，通過(guò)對(duì)汽車(chē)行駛參數(shù)的收集和分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池性能的預(yù)測(cè)，以及故障的及時(shí)判斷和報(bào)警。最后，電池管理系統(tǒng)還需要具有信息監(jiān)控和參數(shù)標(biāo)定的功能，我們可以在車(chē)載顯示端實(shí)時(shí)觀測(cè)到電池的主要信息，同時(shí)由于不同的純電動(dòng)汽車(chē)車(chē)型使用的電池?cái)?shù)量、類(lèi)型以及電池包種類(lèi)不同，會(huì)給系統(tǒng)的信息標(biāo)定造成一定的干擾，因此，需要電池管理系統(tǒng)能夠綜合分析整車(chē)系統(tǒng)的工作情況，合理完成信息標(biāo)定。

（三）電池管理系統(tǒng)的主要功能

電池管理系統(tǒng)的主要功能包括以下功能：電池信息采集功能：電池電壓，溫度采集，充放電電流，以及將主板總線采集到主控芯片的幫助下估算SOC功能：采集板的電池信息?；谑Ｓ鄤?dòng)力電池的主控芯片采用一定的算法收集SOC估算值（充電狀態(tài)），為駕駛員的行駛距離和參考值提供安全保護(hù)。電控系統(tǒng)管理功能：在電動(dòng)汽車(chē)電池充放電過(guò)程中，電源電池過(guò)充是很有可能的，電池之間的電量不平衡，放電，極大地影響電池的使用壽命，影響效率和安全性。即使有一個(gè)問(wèn)題，電池管理系統(tǒng)可以快速有效地執(zhí)行預(yù)定的安全措施，如切割關(guān)閉充放電電路，確保電池組的正常安全使用。為消除電池的固有差異，可以建立均衡電路和控制算法，實(shí)現(xiàn)單體電池之間的平衡。電池安全性保護(hù)功能：電動(dòng)車(chē)電池組的安全管理主要負(fù)責(zé)監(jiān)控電池是否運(yùn)行異常，一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題系統(tǒng)，應(yīng)及時(shí)做出應(yīng)急響應(yīng)，確保電池組正常運(yùn)行并防止爆炸數(shù)據(jù)通信和顯示功能：將電池采集信息管理系統(tǒng)發(fā)送至電池管理系統(tǒng)（BMS）主控芯片以估計(jì)并均衡電池SOC，然后將結(jié)果通過(guò)CAN總線發(fā)送至其他設(shè)備同時(shí)，電池管理系統(tǒng)BMS通過(guò)串口顯示上位機(jī)的信息通信，使駕駛員和維修人員對(duì)車(chē)輛信息有清晰的把握和判斷。

三、電池管理系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

電池管理系統(tǒng)中的電池測(cè)控模塊與中央控制器需要根據(jù)動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的實(shí)際參與控制對(duì)象與系統(tǒng)功能進(jìn)行設(shè)計(jì)。系統(tǒng)可以依據(jù)模塊化和功能劃分的設(shè)計(jì)理念完成分離，采用CAN控制器模塊設(shè)計(jì)微控制器，選用PCA82C250作為CAN收發(fā)器。人機(jī)接口的通信采用RS485，其他控制器之間的通信使用CAN總線來(lái)完成，同時(shí)選用集成2路12bit精度的芯片構(gòu)建電池測(cè)控模塊微控制器。由于電動(dòng)汽車(chē)的電路系統(tǒng)相對(duì)來(lái)說(shuō)比較復(fù)雜，用電環(huán)境變化多樣，因此為了減少不同電路和元器件之間的電磁干擾和電磁屏蔽，避免影響電池管理系統(tǒng)的工作效率，可以通過(guò)適當(dāng)在CAN收發(fā)器與微控制器之間添加高速光耦隔離器以及分離車(chē)輛電源地線等形式保證電池管理系統(tǒng)的有效工作。

四、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

采用模塊化程序進(jìn)行系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，用C語(yǔ)言編寫(xiě)中央控制器程序，并根據(jù)系統(tǒng)具有的功能將整體程序分成幾個(gè)子程序，主要包括SOC估計(jì)子程序、標(biāo)定子程序、信號(hào)監(jiān)控、故障分析子程序以及報(bào)警子程序等。在安裝系統(tǒng)硬件的過(guò)程中，綜合考慮到電動(dòng)汽車(chē)的實(shí)際運(yùn)行環(huán)境，完成軟件抗干擾設(shè)計(jì)。為了防止程序失效并保證系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行，可以在軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中使用軟件陷阱、冗余以及濾波等技術(shù)。采用VB程度完成系統(tǒng)標(biāo)定程序的開(kāi)發(fā)，應(yīng)用模塊程序設(shè)計(jì)的方法完成軟件的構(gòu)建，在實(shí)際純電動(dòng)汽車(chē)的運(yùn)行中，軟件需要具備的功能主要包括數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集與保存、系統(tǒng)參數(shù)標(biāo)定、繼電器輸出以及數(shù)據(jù)和曲線顯示等幾種。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的合理性直接關(guān)系著整車(chē)運(yùn)轉(zhuǎn)的安全性，只有保證系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)切實(shí)符合電動(dòng)汽車(chē)的電池管理系統(tǒng)，才能夠確保汽車(chē)電池能夠最大限度的發(fā)揮功效，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車(chē)的進(jìn)一步提升。

五、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，純電動(dòng)汽車(chē)在環(huán)境保護(hù)中具有十分廣泛的應(yīng)用價(jià)值，在實(shí)際純電動(dòng)汽車(chē)使用中，電池動(dòng)力因素長(zhǎng)久以來(lái)都是制約純電動(dòng)汽車(chē)生產(chǎn)規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大的重要因素。本文主要通過(guò)對(duì)純電動(dòng)汽車(chē)的電池管理系統(tǒng)進(jìn)行介紹和分析，設(shè)計(jì)構(gòu)建了新型電池管理系統(tǒng)，希望能夠提升純電動(dòng)汽車(chē)電池管理效率，保證整體汽車(chē)使用的合理性和安全性，促進(jìn)純電動(dòng)汽車(chē)更好的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫逢春，張承寧，祝家光.電動(dòng)汽車(chē)——21世紀(jì)的重要交通工具[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，1997.

[2]金偉正.單線數(shù)字溫度傳感器的原理及應(yīng)用[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2000.