新型電動汽車鋰電池管理系統(tǒng)的研究與實現(xiàn) — 系統(tǒng)調(diào)試和運行結(jié)果

系統(tǒng)調(diào)試及試運行

管理系統(tǒng)的調(diào)試分為各種功能模板的調(diào)試，軟件功能調(diào)試及系統(tǒng)的整體調(diào)試。系統(tǒng)運行正常后，再對電流、電壓、溫度等精度進行校準。接著進行一段時間的臺架試驗。最后這套系統(tǒng)裝車，進行整車性能試驗和試運行。在調(diào)試和運行的過程中，主要遇到了以下幾個問題：

1.系統(tǒng)抗干擾能力較差，當電池大電流放電或車上電機運轉(zhuǎn)時，CAN總線通訊會丟失數(shù)據(jù)或錯誤。

2.單電池電壓測量電路中的場效應(yīng)管和運算放大器由于靜電原因和插拔的影響，會損壞。

3.2003年7月的5000公里運行實驗中，由于連續(xù)幾天陰雨天氣，導致環(huán)境濕度非常大，系統(tǒng)的CAN通訊完全中斷。經(jīng)深入檢查及測試后，發(fā)現(xiàn)CAN接口電路多數(shù)損壞，原因主要是電池組450伏高壓漏電所致。

針對以上問題，我們主要采取了如下方法和措施。

1.改進電路板，重新布線。電路板上數(shù)字與模擬部分要分開布線，最后實現(xiàn)一點接地。電源及CAN接口部分與其他電路要建立足夠的隔離區(qū)，以避免電路的相互漏電干擾。在單電池測量電路上加上對場效應(yīng)管和運放的保護器件。CAN接口芯片由82C250改為耐高壓的82C251.

2.濾波。BMS-Ⅲ系統(tǒng)中，系統(tǒng)供電入口端必須加一濾波器，濾波器的電流不要太大，一般為負載的2～3倍，這樣可防止外界騷擾對系統(tǒng)的沖擊。實驗中還發(fā)現(xiàn)，充電機的輸出端必須加一個濾波器，有效抑制高頻干擾，否則，單電池電壓測量不準。電池測量線的外面套一個磁環(huán)，對抑制干擾也起一定作用。

3.屏蔽。在實驗中發(fā)現(xiàn)，如果不用屏蔽線，當小電流充放電或者電機DC/DC沒有工作室時，CAN總線還能正常工作，電流一旦加大或電機開始工作，CAN總線就有可能失靈。最后改用屏蔽線，并且整個CAN總線的屏蔽都接在一起，CAN總線才完全工作正常。電動汽車是一個強干擾源的地方，能用屏蔽線的地方盡量用屏蔽線以防患于未然，這是非常值得注意的。

4.改進供電系統(tǒng)。以前CAN總線由一點來供電，這樣當空氣潮濕時，電池組450伏高壓漏電很容易擊穿CAN接口電路。一方面將接口芯片改成耐高壓的器件，另一方面我們將供電系統(tǒng)改成一頭一尾兩點供電，大大提高了可靠性。

5.修改軟件。在軟件中我們加強了對CAN總線錯誤狀態(tài)的監(jiān)測，一旦總線出錯，程序?qū)⒆詣訌臀辉揅AN節(jié)點。從軟件方面增強抗干擾能力。

8.1運行結(jié)果

8.2.1精度實驗

在實驗室我們對系統(tǒng)的精度做了一次全面的試驗，結(jié)論是必須采取有效的抗干擾措施，單電池電壓精度才能達到15毫伏，圖8.1是14路單體電池電壓的精度試驗圖。

8.2.2均衡實驗

我們研制的旁路分流均衡模塊在實驗室進行了42路均衡實驗。控制算法是全過程電壓均衡控制。按兩只單體電池為一單元進行均衡，均衡精度約為正負0.02伏。圖8.2是均衡實驗圖。

8.2.3診斷實驗

在實驗室我們用8節(jié)鋰電池進行了專家系統(tǒng)的診斷實驗。圖8.3是診斷實驗時在放電過程中采樣到的單電池端電壓變化曲線，圖8.4是電池診斷模糊專家系統(tǒng)給出的診斷結(jié)果。

8.2.4臺架實驗

系統(tǒng)樣機在電池實驗室斷續(xù)調(diào)試運行了近3-4個月，2002年9月末開始在整車組進行現(xiàn)場臺架試驗。改進后的樣機裝在燃料電池平臺車上調(diào)試和試運行。

在臺架上進行了不同倍率的充電和放電試驗，記錄了充放電過程中的溫度、電壓、電流變化曲線。特別是收集了大量的單電池電壓的變化曲線，分析了電池組的一致性，對靜態(tài)SOC進行了標定和測試，考核了系統(tǒng)的可靠性。圖8.5是臺架試驗過程中單電池充電時電壓變化曲線，圖8.6是1/2C放電初期時的電壓變化曲線，圖8.7是1/2C放電后期的電壓變化曲線。

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