引言
蓄電池技術(shù)是下一代汽車——電動汽車的核心技術(shù)之一。蓄電池是復(fù)雜的電化學(xué)系統(tǒng)，國內(nèi)外對電池管理技術(shù)都進行了大量的研究，取得了許多成果。一般認(rèn)為電池管理系統(tǒng)主要有如下功能：電池狀態(tài)參數(shù)采集(包括溫度、電壓、電流等)；電池荷電狀態(tài)(Stateof charge，SOC)的準(zhǔn)確估計；不健康電池的早期診斷；對電池組**運行**監(jiān)控，如防止電池的過充電和過放電等等。
由于電動汽車蓄電池組通常是由幾十個(上百個)單體電池組成，所以，每一個單體電池的工作狀態(tài)正常與否不僅反映電池組性能的好壞，而且影響電池組的容量及剩余能量。實踐表明，在電動汽車運行過程中，如不及時檢測，找出老化電池給予調(diào)整，電池組的容量將變小，壽命將縮短，影響整個電池組的高效**運行。
電池工作狀態(tài)的檢測由電池管理系統(tǒng)(Battery ManagementSystem，BMS)完成，而電池管理系統(tǒng)的其他功能(包括剩余能量的計算)都是建立在電池工作狀態(tài)檢測的基礎(chǔ)之上的，研究蓄電池組工作狀態(tài)檢測方法對電動汽車的發(fā)展具有非常重要的意義。
電動汽車蓄電池組電池管理及其狀態(tài)檢測
1 BMS的基本結(jié)構(gòu)
湖南大學(xué)研發(fā)的電動汽車(EV一3號)采用的BMS結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。該BMS由電池監(jiān)測系統(tǒng)、電池核電狀態(tài)、(SOC)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)3部分構(gòu)成。傳感器、電池監(jiān)控系統(tǒng)和SOC系統(tǒng)構(gòu)成底層系統(tǒng)，數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)為上層系統(tǒng)，系統(tǒng)之間通過內(nèi)部CAN總線通信。
2 蓄電池組工作狀態(tài)檢測方法
電動汽車蓄電池組一般都采用串聯(lián)方式工作，工作電流與單體電池是一樣的，檢測比較容易，而端電壓的檢測則比較麻煩。若只檢測電池組的端電壓，方法很簡單，只需在電池組的兩端接上檢測電路即可，但這樣做是不行的，因為雖然可以得到總的工作電壓，但無法判斷具體單體電池的端電壓，而只要有一塊電池出問題就會影響整組電池的正常工作和性能；另外，對檢測電路精度要求高。一個單體電池端電壓的正常工作范圍比較小，比如12V鉛酸電池的終止電壓在10V左右，電壓變化范圍在2～3V之間，檢測電路只要10％的精度即可檢測出1V的變化量。若24塊12V鉛酸電池串聯(lián)，額定電壓是288V，放電終止電壓是240V，電壓的正常變化范圍是48V，如果一塊電池的端電壓降至9V，那么反映在總電壓上為285V，只變化了大約1％?？梢?，檢測電路的精度至少要達到1％以上才能檢測出幾伏電壓的變化。而整組電池檢測很難發(fā)現(xiàn)單體電池的緩慢變化，包括單體電池本身的老化和因單體電池一致性問題而帶來的積累效應(yīng)。整組檢測無法檢測電池及電池組實際容量，無法篩選其中已老化的電池。
實用的方法是檢測每一個單體電池。但對于串聯(lián)形成的電池組，要自動檢測每個單體電池的端電壓所遇到的主要問題是測量參考點的選擇以及檢測電路與被檢測電池組的電隔離問題。電位參考點的選擇不僅如上所述影響測量精度，還對測量電路的測量范圍提出了很高的要求。而被檢測電池組與檢測電路的隔離不僅涉及到系統(tǒng)的**還影響檢測電路的復(fù)雜度和可實現(xiàn)性。目前采用的主要是分布檢測和集中檢測兩種方法。
1)分布檢測法
所謂分布式隔離檢測技術(shù)，就是將單體電池電壓及溫度的檢測模塊化、本地化，然后再通過一定的通訊手段將這些檢測模塊檢測的數(shù)據(jù)集中起來，*后統(tǒng)一處理。這樣做的目的就是要解決集中檢測方法所存在的種種問題。原理圖見圖2。
其主要優(yōu)點是：
(1)連線簡單，省去了多路轉(zhuǎn)換開關(guān)，性能可靠。
(2)測量精度較高，比較符合汽車電器CAN總線化的發(fā)展趨勢。
(3)分布式模塊解決了參考點問題，利用總線通信方式(采用光耦器件)解決了主控機與電池組的隔離問題。
但應(yīng)用分布式檢測技術(shù)還必須解決以下幾個問題：
(1)由于檢測模塊直接從被測電池上持續(xù)取電，不利于節(jié)能和**。
(2)當(dāng)電池較多時，模塊數(shù)量也多，使得成本和復(fù)雜度提高，并且要求通信總線有較高的帶載能力。
從功能上看，檢測模塊主要由檢測子模塊和通信子模塊兩大部分組成。檢測子模塊要完成數(shù)據(jù)的采集和調(diào)理任務(wù)，而通信子模塊則要溝通與主控電路的信息交流，接收主控電路的指令，上傳由檢測子模塊提供的檢測數(shù)據(jù)。
因為汽車電器的發(fā)展方向是采用CAN總線技術(shù)，所以，通信子模塊與主控電路之間應(yīng)該采用CAN總線連接。
2)集中檢測法
集中檢測法(見圖3)是用一套檢測電路分時檢測各個單體電池。檢測技術(shù)比較直觀，為了檢測每只電池的電壓，需要將每只電池的電壓信號引入檢測設(shè)備(如果蓄電池組由n節(jié)單體電池組成，需要引n+1條檢測線)，采用多通道切換的技術(shù)，即通過開關(guān)器件(繼電器)把多節(jié)單體電池的電壓信號切換到同一個差分放大器，經(jīng)信號處理后用一只A／D轉(zhuǎn)換器進行采樣。“開關(guān)切換”動態(tài)地改變了參考點，保證每次測量都是一個單體電池的端電壓；而差分輸入則保證了電池組與檢測電路不共地，雖然沒有做到全隔離，但比共地連接要**。電池溫度的檢測一般可采用數(shù)字或模擬溫度傳感器，由于測溫過程與電池組沒有電連接且技術(shù)也比較成熟，所以本文不再贅述。另外，因電動汽車要求的電流較大(幾十到幾百安)，所以對電池組充放電電流的檢測，一般采用非接觸式電流傳感器或變送器實現(xiàn)。
這種方法主要缺點是信號線較多，增大了接線的難度和復(fù)雜度，影響測試精度，降低了可靠性。
公安機關(guān)備案號：
