新型電動(dòng)汽車鋰電池管理系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn) — 系統(tǒng)調(diào)試和運(yùn)行結(jié)果

系統(tǒng)調(diào)試及試運(yùn)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(yùn)行正常后，再對(duì)電流、電壓、溫度等精度進(jìn)行校準(zhǔn)。接著進(jìn)行一段時(shí)間的臺(tái)架試驗(yàn)。最后這套系統(tǒng)裝車，進(jìn)行整車性能試驗(yàn)和試運(yùn)行。在調(diào)試和運(yùn)行的過(guò)程中，主要遇到了以下幾個(gè)問(wèn)題：

1.系統(tǒng)抗干擾能力較差，當(dāng)電池大電流放電或車上電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，CAN總線通訊會(huì)丟失數(shù)據(jù)或錯(cuò)誤。

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

3.2003年7月的5000公里運(yùn)行實(shí)驗(yàn)中，由于連續(xù)幾天陰雨天氣，導(dǎo)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(cè)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(duì)以上問(wèn)題，我們主要采取了如下方法和措施。

1.改進(jìn)電路板，重新布線。電路板上數(shù)字與模擬部分要分開(kāi)布線，最后實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)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(cè)量電路上加上對(duì)場(chǎng)效應(yīng)管和運(yùn)放的保護(hù)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(fù)載的2～3倍，這樣可防止外界騷擾對(duì)系統(tǒng)的沖擊。實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)，充電機(jī)的輸出端必須加一個(gè)濾波器，有效抑制高頻干擾，否則，單電池電壓測(cè)量不準(zhǔn)。電池測(cè)量線的外面套一個(gè)磁環(huán)，對(duì)抑制干擾也起一定作用。

3.屏蔽。在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，如果不用屏蔽線，當(dāng)小電流充放電或者電機(jī)DC/DC沒(méi)有工作室時(shí)，CAN總線還能正常工作，電流一旦加大或電機(jī)開(kāi)始工作，CAN總線就有可能失靈。最后改用屏蔽線，并且整個(gè)CAN總線的屏蔽都接在一起，CAN總線才完全工作正常。電動(dòng)汽車是一個(gè)強(qiáng)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(jìn)供電系統(tǒng)。以前CAN總線由一點(diǎn)來(lái)供電，這樣當(dāng)空氣潮濕時(shí)，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(diǎn)供電，大大提高了可靠性。

5.修改軟件。在軟件中我們加強(qiáng)了對(duì)CAN總線錯(cuò)誤狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，一旦總線出錯(cuò)，程序?qū)⒆詣?dòng)復(fù)位該CAN節(jié)點(diǎn)。從軟件方面增強(qiáng)抗干擾能力。

8.1運(yùn)行結(jié)果

8.2.1精度實(shí)驗(yàn)

在實(shí)驗(yàn)室我們對(duì)系統(tǒng)的精度做了一次全面的試驗(yàn)，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(dá)到15毫伏，圖8.1是14路單體電池電壓的精度試驗(yàn)圖。

8.2.2均衡實(shí)驗(yàn)

我們研制的旁路分流均衡模塊在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了42路均衡實(shí)驗(yàn)?？刂扑惴ㄊ侨^(guò)程電壓均衡控制。按兩只單體電池為一單元進(jìn)行均衡，均衡精度約為正負(fù)0.02伏。圖8.2是均衡實(shí)驗(yàn)圖。

8.2.3診斷實(shí)驗(yàn)

在實(shí)驗(yàn)室我們用8節(jié)鋰電池進(jìn)行了專家系統(tǒng)的診斷實(shí)驗(yàn)。圖8.3是診斷實(shí)驗(yàn)時(shí)在放電過(guò)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(tái)架實(shí)驗(yàn)

系統(tǒng)樣機(jī)在電池實(shí)驗(yàn)室斷續(xù)調(diào)試運(yùn)行了近3-4個(gè)月，2002年9月末開(kāi)始在整車組進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)臺(tái)架試驗(yàn)。改進(jìn)后的樣機(jī)裝在燃料電池平臺(tái)車上調(diào)試和試運(yùn)行。

在臺(tái)架上進(jìn)行了不同倍率的充電和放電試驗(yàn)，記錄了充放電過(guò)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(duì)靜態(tài)SOC進(jìn)行了標(biāo)定和測(cè)試，考核了系統(tǒng)的可靠性。圖8.5是臺(tái)架試驗(yàn)過(guò)程中單電池充電時(shí)電壓變化曲線，圖8.6是1/2C放電初期時(shí)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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