1目標(biāo)車(chē)型與動(dòng)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(duì)的目標(biāo)車(chē)型是一款高速電動(dòng)輪車(chē)，該車(chē)采用了先進(jìn)的新型輪轂電機(jī)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，配備了相應(yīng)的電機(jī)控制器和制動(dòng)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(shí)為車(chē)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(dòng)輪車(chē)所搭載的動(dòng)力鋰電池組的基本參數(shù)如表2所示。

表1電動(dòng)車(chē)技術(shù)參數(shù)

表2動(dòng)力電池組基本參數(shù)

2高速電動(dòng)輪車(chē)BMS的功能匹配

本文所研制的高速電動(dòng)輪車(chē)所設(shè)計(jì)出來(lái)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(dòng)輪車(chē)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(cè)和溫度監(jiān)測(cè)，電

池組總電壓和干路充放電電流的監(jiān)測(cè)，以及對(duì)充放電狀態(tài)的監(jiān)測(cè)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(bào)警提示功能。要求該系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)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(guò)聲光報(bào)警設(shè)備將危急情況進(jìn)行及時(shí)報(bào)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(duì)各電池包和整個(gè)電池組所出現(xiàn)的過(guò)充放電、電流過(guò)大、溫度過(guò)高以及短路等情況進(jìn)行判斷，能夠及時(shí)采取保護(hù)措施。

⑤信息通信與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(chē)控制器或上位機(jī)之間的信息通訊，以及及時(shí)存儲(chǔ)動(dòng)力電池組在工作過(guò)程中的重要信息，為系統(tǒng)的后期升級(jí)與維護(hù)工作提供保障。

3高速電動(dòng)輪車(chē)BMS的總體結(jié)構(gòu)方案

目前常見(jiàn)的電動(dòng)汽車(chē)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(duì)每個(gè)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(gè)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(dòng)輪車(chē)搭載的動(dòng)力電池組是由六個(gè)電池包串聯(lián)構(gòu)成，每個(gè)電池包又由12個(gè)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(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)每個(gè)電池包的準(zhǔn)確測(cè)量和精細(xì)化管理，并使系統(tǒng)的制造成本相對(duì)較低，本文設(shè)計(jì)的高速電動(dòng)輪車(chē)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(dòng)輪車(chē)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(diǎn)，該系統(tǒng)為每個(gè)電池包配置一塊擁有獨(dú)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(hào)進(jìn)行處理后，通過(guò)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?jiǎng)t對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行集中處理并繼續(xù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的其它功能。同時(shí)，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(dòng)輪車(chē)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(shí)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(jí)工作更容易實(shí)現(xiàn)。