新能源电池管理系统研究现状与趋势 阚宏林.pptVIP

* * 资料显示各种智能卡尔曼滤波算 法是当前SOC主流算法 对汽车BMS的SOC算法要求： 1、必须实时在线估算 2、不能存在累计误差 3、在初始估计值存在误差的情况下， 能够收敛到真实值附近 任何一种单独算法，都不能解决以上问题，需要多种 方法综合运用才能取得比较好的结果 电流、电压数据采集： BMS的SOC精度除了与其本身算法有关，还与其基础数据单体电池电压、回路电流精度有关。 电压采样方法： 1、电阻分压采样 2、继电器切换检测方案 3、集成芯片方式 市场上类似的芯片还有很多种 电流采样： 由于电动汽车运行状态不同，电池组放电电流跨度比较大， 为了提高电流采样精度，一般采用多量程采用电路。 温度采样：常用热敏电阻（NTC）方式采样，NTC响应速度快，时滞小， 测量范围 ,测量精度1度，只需进行A/D采集即可。 传感器DS18B20 一般来说，需要设置多个温度探头，才能检测到电池包里真实温度 电池组均衡： 由于单体电池个性不一致性，为了解决电池组的“木桶效应”问题，需要对单体电池进行均衡 均衡方式： 被动式均衡方式 主动式均衡方式，电容或电阻飞度，控制电路复杂、长时间使用电容值会发生变化。目前已经有这种产品问世 体积比较大 分散式 隔离型分布式均衡拓扑 这种电路特点是：每个均衡电路都是一个带隔离变压器的buck-boost电路。优点是均衡效率高、开关器件上所承受的电压高低与串联级数多少无关，这种均衡结构比较适应于串联电池组数量较大的场合；其主要缺点是电路中有较多磁性元件，体积大，容易互感，变压器存在漏感，且难于将线圈保持完全一致。 储能电站均衡方案 该电路的优点是每一个开关可以同时是一个电池的放电回路和另一个电池的充电回路。只使用一个储能电感，体积小，成本低。 均衡目标： 一般分为三种：外电压、最大可用容量、实时SOC 以外电压为均衡目标的控制策略是在充放电过程中实时测量电池单体外电压，对组内电压高的电池进行放电，电压低的电池进行充电，由此调整电池组电压趋于一致。这是目前应用最广泛的均衡法，其控制方式容易实现，对算法要求不高，缺点是用单一电压均衡，均衡精度和效率难以保证，尤其对于并联电池单体，无法应用该策略均衡。 其他两种均衡目标实现起来比较困难，目前使用较少。 绝缘检测 电动汽车电压高达300V，大巴车达到600V，由于车子本身使用状态非常恶劣，为了人身安全，必须要进行绝缘检测。 无源接地绝缘电阻检测方法 U表示电池组电压 分别表示电池正负直流母线与 车身之间的绝缘电阻，在电池 的正负直流母线与车身之间接入电阻 分别为正负直流母线在电阻R和R’上的压降，S为电子开关。 通过S1的通断可以获得两组方程式： 通过这两组方程式就可以求解： 此种方法有3个缺点： 第二，从以上两式可以看出，当正负直流母线对地绝缘电阻值相等是，无解， 也就是无法计算出绝缘电阻值 第三，当电池组开路或电池组总电压过低时，由于无法测量到被测电阻的分 压，无法得到绝缘电阻值 有缘绝缘电阻检测方法： 该检测方法是通过隔离变压器分别给正负直流母线和车身之间注入直流高压，通过单片机测量分压电阻的压降，通过分压比的不同来计算正负直流母线对地绝缘电阻值 此电路的工作方式如下： 三、BMS的发展趋势 1、BMS的设计主要有如下技术难点：需要采集的数据量大，精度要求高；电池状态的非线性变化严重制约了SOC的预测精度；内部电路复杂，安全性差，抗干扰能力要求高 2、根据对BMS的功能要求和目前研究中的问题可知，如何把握电池内部状态的变化规律，用更有效的方式和采用更适当的算法来正确估算SOC，减小SOC的估算误差，仍将是今后研究的重点 3、在BMS的安全管理和控制功能模块设计中，如何解决电池自身的安全性问题，例如:实现电池组均衡充电、避免高电压和高电流的泄漏、防止对人体造成伤害，尤其是在冲力作用条件下（发生碰撞时）对电池安全性的控制等，还需要进行大量的试验研究 ?4、目前的很多BMS应用某一类型的电池时效果很理想，但却难以应用到其它类型的电池上，甚至应用在同种类型的不同厂商的电池，效果也会有一定的差异 四、本人所做的工作 在科技部、安徽省科技厅、教育厅资助下，开发第一代BMS BMS系统结构图 实物图： ①首次提出了基于模块化设计思想，每个模块之间采用总线形式进行数据传输。系统结构如图2所示。这种结构的优点有系统的复杂程度降低、系统的可靠性、可维护性、可扩展性增强。 ②采用两级控制的思想，系统的实时性得到极大提高。 ③采用软硬件独立控制的思想，系统软硬件既需要协调工作，硬件也可以独立工作，提高系统雍余性、可靠性，更是保证了行车的安全性。具体主要完成下列工作