導(dǎo)語(yǔ)：電動(dòng)汽車動(dòng)力電池管理系統(tǒng)控制問(wèn)題一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：合理的動(dòng)力電池容量管理以及系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)方法不僅能夠有效地將各類動(dòng)力電池容量控制在最優(yōu)化的工作效率區(qū)間,對(duì)于有效保障各類動(dòng)力電池的可充電性能、一致性、安全性和電池使用壽命等均具有重要指導(dǎo)作用。作為現(xiàn)代混合能源動(dòng)力車型汽車的一個(gè)關(guān)鍵部件,動(dòng)力電池對(duì)提升整車綜合動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和駕駛安全性等都具有重大戰(zhàn)略影響。

關(guān)鍵詞：動(dòng)力電動(dòng)汽車控制；動(dòng)力電池能源管理；動(dòng)力系統(tǒng)控制

當(dāng)前，由于能源與環(huán)境的變化壓力不斷增大，節(jié)能、環(huán)保問(wèn)題成為世界各國(guó)地方政府及電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)共同關(guān)注的重要焦點(diǎn)，同時(shí)隨著動(dòng)力電池管理技術(shù)的不斷創(chuàng)新突破，發(fā)展純能源電動(dòng)汽車已被眾多行業(yè)人士列為發(fā)展新能源電動(dòng)汽車的一項(xiàng)重要發(fā)展戰(zhàn)略，然而為了使其達(dá)到一定的續(xù)駛性和里程，降低車輛能量驅(qū)動(dòng)損耗并大大提高動(dòng)力電機(jī)的正常運(yùn)行控制效率，純能源電動(dòng)汽車普遍建議采用一種容量大、電壓低和平臺(tái)高的新型動(dòng)力電池，這對(duì)汽車動(dòng)力電池系統(tǒng)是否最終能夠安全、可靠地正常運(yùn)行控制提出了新的技術(shù)挑戰(zhàn)。而動(dòng)力電池系統(tǒng)作為純純電動(dòng)汽車的第二部分動(dòng)力艙，不僅直接決定了電動(dòng)車輛的主要?jiǎng)恿π?、續(xù)駛性和里程，同時(shí)也是純能源電動(dòng)汽車的唯一主要能量損耗來(lái)源，能否合理運(yùn)行控制動(dòng)力電池管理系統(tǒng)安全可靠正常運(yùn)行也已成為當(dāng)前衡量我國(guó)電動(dòng)汽車行業(yè)能否取得繼續(xù)健康發(fā)展的重要衡量指標(biāo)，結(jié)合項(xiàng)目主創(chuàng)者研發(fā)的一款純能源電動(dòng)汽車專用動(dòng)力電池，對(duì)其動(dòng)力電池系統(tǒng)管理軟件系統(tǒng)控制軟件方法應(yīng)用做深入理論解析，研究純能源電動(dòng)汽車專用動(dòng)力電池系統(tǒng)管理軟件系統(tǒng)控制方法，延長(zhǎng)車輛動(dòng)力電池整車使用壽命，并使其實(shí)現(xiàn)在復(fù)雜使用環(huán)境和緊急工況下安全穩(wěn)定的可靠運(yùn)行，保證車輛整車使用性能和駕駛?cè)藛T安全。

1電動(dòng)汽車動(dòng)力電池系統(tǒng)

電動(dòng)汽車集成動(dòng)力電池系統(tǒng)的集成研究方向，總體上來(lái)說(shuō)可以大致分為動(dòng)力電池組本身的集成機(jī)械系統(tǒng)化集成和動(dòng)力電池過(guò)程管理控制系統(tǒng)的集成研究。其中的汽車電池組本身的內(nèi)部機(jī)械系統(tǒng)強(qiáng)度集成主要內(nèi)容包括能夠滿足良好汽車內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)布置的汽車電池組、塑料箱體的外部機(jī)械空間強(qiáng)度尺寸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和內(nèi)部機(jī)械系統(tǒng)強(qiáng)度結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以及能夠滿足良好汽車散熱性能條件的電池箱體內(nèi)部空間尺寸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、合理的汽車電池箱體串聯(lián)散熱方式和內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)布置。其汽車自動(dòng)行駛安全過(guò)程管理中安全性故障問(wèn)題也一直是一個(gè)重要技術(shù)議題，必須能夠?qū)崿F(xiàn)有效的的汽車高壓電安全防護(hù)管理和汽車故障檢測(cè)診斷處理功能。本文在系統(tǒng)分析了國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的一些動(dòng)力電池動(dòng)態(tài)模型的基礎(chǔ)上，建立了對(duì)動(dòng)力電池的電量動(dòng)態(tài)模型及各參數(shù)數(shù)值進(jìn)行精確識(shí)別的系統(tǒng)數(shù)學(xué)方法，其研究結(jié)果同時(shí)也認(rèn)為可以對(duì)各類動(dòng)力電池長(zhǎng)期剩余可用電量的數(shù)值估算校準(zhǔn)提供較好的技術(shù)參考價(jià)值，有助于逐步提高電池soc的電量估算校準(zhǔn)精度。目前動(dòng)力電池組在實(shí)際使用前的能量匹配精度要求還比較高，能有效減少一些不均衡性的直接影響，但是仍不能根本本上解決均衡性的影響問(wèn)題。為了有效解決這種不均衡對(duì)傳統(tǒng)鋰離子智能電池組的直接影響，在智能電池組的日常使用管理過(guò)程中也就需要充分使用智能電池均衡管理器及其均衡鋰離子系統(tǒng)對(duì)其電池進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化均衡管理。

2動(dòng)力電池系統(tǒng)簡(jiǎn)介

動(dòng)力電池管理系統(tǒng)由動(dòng)力電池組、電池能量管理控制系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)三個(gè)大部分共同組成，三者各部分合理進(jìn)行匹配，根據(jù)不同使用工況和各種整車使用需求進(jìn)行充放電，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整車動(dòng)力電池使用狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控以及能量消耗管理、安全風(fēng)險(xiǎn)管理和健康安全管理。這3個(gè)核心系統(tǒng)相輔相成，以系統(tǒng)動(dòng)力電池為中，電池實(shí)時(shí)管理核心系統(tǒng)軟件作為整個(gè)系統(tǒng)動(dòng)力電池的實(shí)時(shí)控制管理核心，用于實(shí)時(shí)控制和分析管理整個(gè)系統(tǒng)動(dòng)力電池的實(shí)際工作環(huán)境狀態(tài)，并充分結(jié)合熱能源管理系統(tǒng)相關(guān)關(guān)鍵部件為整個(gè)動(dòng)力電池用戶提供最舒適可靠的電池工作狀態(tài)環(huán)境。

3電池管理系統(tǒng)

3.1電池管理系統(tǒng)電氣架構(gòu)

本文中主要涉及的儲(chǔ)能電池電源管理控制系統(tǒng)為分布式儲(chǔ)能電池電源管理控制系統(tǒng)，由1個(gè)專用主高壓控制器1個(gè)專用高壓電源控制器、2個(gè)從高壓控制器及一個(gè)相關(guān)數(shù)據(jù)采樣器與控制器總線束連接組成，通過(guò)a、can總線連接實(shí)現(xiàn)各個(gè)從控制器間數(shù)據(jù)信息交互。

3.2電池管理系統(tǒng)控制方法

動(dòng)力電池快充系統(tǒng)核心功能建設(shè)能否完全實(shí)現(xiàn)，循環(huán)充電壽命多長(zhǎng)能否完全滿足用戶整車使用要求，整個(gè)充電系統(tǒng)過(guò)程能否安全可靠正常運(yùn)行，這些都與動(dòng)力電池質(zhì)量管理以及系統(tǒng)控制成本策略密不可分。3.2.1工作模式控制電池工作管理控制系統(tǒng)主要具有以下4種基本工作管理模式：待機(jī)管理模式、放電管理模式、充電管理模式、故障報(bào)警模式。待機(jī)電池啟動(dòng)管理模式：系統(tǒng)采用其他電池相關(guān)數(shù)據(jù)自動(dòng)管理待機(jī)啟動(dòng)模式系統(tǒng)（BMS）在此新的待機(jī)啟動(dòng)模式下不必再需要手動(dòng)處理任何其他電池相關(guān)數(shù)據(jù)，能耗極低，能快速準(zhǔn)確完成待機(jī)啟動(dòng)。放電待機(jī)模式：BMS汽車在自動(dòng)待機(jī)充電模式下通過(guò)檢測(cè)車輛放電等信號(hào)后，接收到的車輛狀態(tài)控制器（VCU）接收發(fā)來(lái)的汽車動(dòng)力電池系統(tǒng)運(yùn)行相關(guān)狀態(tài)控制指令和接觸器的相關(guān)動(dòng)作控制指令，并自動(dòng)執(zhí)行車輛相關(guān)操作指令，完成車輛BMS上的放電及預(yù)充電工作流程，進(jìn)入自動(dòng)放電待機(jī)模式。充電待機(jī)模式：BMS系統(tǒng)在車載待機(jī)充電模式下自動(dòng)檢測(cè)車載充電信號(hào)WAEUP充電信號(hào)后，接收充電VCUUP發(fā)來(lái)的車載動(dòng)力電池信號(hào)運(yùn)行相關(guān)狀態(tài)控制指令和接觸器的充電動(dòng)作控制指令，并自動(dòng)執(zhí)行充電相關(guān)動(dòng)作指令，完成運(yùn)行BMS車載充電工作流程，進(jìn)入車載充電待機(jī)模式，同時(shí)與車載充電控制機(jī)進(jìn)行通訊。故障上報(bào)模式：BMS在任何故障模式下每當(dāng)檢測(cè)器遇到軟件故障，均自動(dòng)進(jìn)入軟件故障上報(bào)模式，同時(shí)自動(dòng)上報(bào)AAVCU軟件故障上報(bào)狀態(tài)和顯示相關(guān)軟件故障上報(bào)代碼。3.2.2充放電控制方法通過(guò)系統(tǒng)分析動(dòng)力電芯內(nèi)的充放電相關(guān)功率條件特性，并通過(guò)結(jié)合各種動(dòng)力電池在不同使用環(huán)境、不同使用工況下的電芯充放電功率能力，提出合理的電芯充放電功率條件及充放閥值，提高傳統(tǒng)動(dòng)力電池進(jìn)行充放電時(shí)的安全性。根據(jù)不同環(huán)境變化溫度、動(dòng)力電池快速SOH、SOC及可充電工作功率等不同測(cè)量維度均可控制各種動(dòng)力電池快速及可充電工作條件及電壓閥值。3.2.3熱資源管理控制實(shí)施方法根據(jù)我公司BMS公司從中國(guó)動(dòng)力電池控制器應(yīng)用終端網(wǎng)站上報(bào)的當(dāng)前使用范圍、環(huán)境空氣凈化溫度和當(dāng)前使用環(huán)境動(dòng)力電池、當(dāng)前使用空氣溫度等的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，充分考慮后來(lái)評(píng)估當(dāng)前使用環(huán)境動(dòng)力電池溫度，是否完全可達(dá)到持續(xù)充分發(fā)揮釋放所用電量的處理能力，控制器可選擇開啟、關(guān)閉等與使用溫度相關(guān)用于動(dòng)力電池加熱器和動(dòng)力冷卻器的放電控制裝置。此熱管理功能系統(tǒng)管理模式電熱系統(tǒng)為高溫冷熱冷和風(fēng)冷，模式功能管理系統(tǒng)分為低級(jí)高溫充電熱系統(tǒng)功能模式管理和高級(jí)低溫放熱式冷卻電熱系統(tǒng)功能模式管理，冷卻式熱系統(tǒng)功能管理裝置系統(tǒng)具有兩個(gè)主要管理?yè)跷唬阂粋€(gè)動(dòng)力電池?zé)釁s式冷卻功能管理、空調(diào)通過(guò)這個(gè)一體化熱卻式冷卻功能管理。

4故障診斷方法

隨著電動(dòng)車輛長(zhǎng)期高速行駛，動(dòng)力電池發(fā)生短路、開路、電性能明顯下降、過(guò)電和充過(guò)電或放電及汽車通風(fēng)排水系統(tǒng)不暢等不良現(xiàn)象，均很有可能隨時(shí)出現(xiàn)，所以合理的汽車故障檢測(cè)診斷管理機(jī)制尤為重要。通過(guò)對(duì)BMS自動(dòng)監(jiān)控及電氣系統(tǒng)的軟硬件自動(dòng)匹配，合理配置識(shí)別有效安全故障，并及時(shí)給出安全啟動(dòng)預(yù)警或故障保護(hù)啟動(dòng)策略，對(duì)于每個(gè)安全故障均同時(shí)具有三級(jí)冗余智能判斷：輕微安全故障、嚴(yán)重安全故障、致命安全故障。

5安全監(jiān)控方法

安全失效監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)利用相關(guān)監(jiān)控軟件的源代碼設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的是對(duì)外部功能硬件集成電路和內(nèi)部功能系統(tǒng)零部件的相關(guān)功能安全失效情況判斷，其設(shè)計(jì)目的主要在于為汽車動(dòng)力電池系統(tǒng)增加一層相關(guān)軟件上的冗余安全保護(hù)，從而能夠使電動(dòng)車輛更加安全可靠高效地正常行駛。具體內(nèi)容結(jié)構(gòu)如波形圖所示，通過(guò)對(duì)資源電壓、電流、溫度、時(shí)間、通訊等電源信息的實(shí)時(shí)監(jiān)控，結(jié)合不同電源信息間的相互關(guān)系，由此對(duì)BMS進(jìn)行處理并分析識(shí)別并找出潛在的電源失效工作模式。

6結(jié)語(yǔ)

綜上所述，電池應(yīng)用管理信息系統(tǒng)控制管理方法不能作為汽車動(dòng)力電池應(yīng)用中心化的控制系統(tǒng)思想，直接嚴(yán)重影響汽車動(dòng)力電池的正常使用壽命及動(dòng)力電動(dòng)汽車的安全穩(wěn)定運(yùn)行與提高整車使用性能。

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作者：趙書美 魏冬 單位：山東協(xié)和學(xué)院 北京理工大學(xué)前沿技術(shù)研究院