汽車磷酸鐵鋰動力電池監(jiān)測管理系統(tǒng)BMS

　　一．概述：

　　隨著使用燃油的飛機(jī)汽車越來越多，為了適應(yīng)工業(yè)化快速發(fā)展的步伐，熱電廠建設(shè)也越來越多，溫室氣體排放越來越嚴(yán)重，北（南）極冰川加速融化，地球平均溫度在逐年上升，逐步構(gòu)成了對地球生態(tài)系統(tǒng)的嚴(yán)重威脅，控制二氧化碳排放已擺在人類生存發(fā)展的急需解決的問題。尋找可替代能源已成為人類發(fā)展的奮斗方向。目前最為可行的方法就是使用電池這種零排放的清潔能源。近年來，大容量無二次污染的電池相繼問世，性能價格比也越來越高，為汽車等廣泛使用動力電池成為了可能。目前已有多家汽車工廠開始實驗生產(chǎn)了電池動力（或電池燃油混合動力）的汽車，從使用的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益都取得了可喜的成績。為人類的可持續(xù)發(fā)展找到了一條前景樂觀的發(fā)展道路。

　　磷酸鐵鋰是一種新型電池，它具有大容量，壽命長（比鉛酸電池長3-4倍），可循環(huán)充放電2000次以上，充電速度快，在1.5C充電速率條件下，40分鐘即可充飽，可提供大的啟動電流。耐高溫，電熱峰值可達(dá)350℃—500℃。體積小重量輕，與同等容量的鉛酸電池相比，重量減輕1/3強(qiáng)。無污染，清潔環(huán)保。更重要的屬性是：磷酸鐵鋰電池經(jīng)過嚴(yán)格的安全測試，即使在最惡劣的交通事故中也不會產(chǎn)生爆炸，磷酸鐵鋰完全解決了象鈷酸鋰和錳酸鋰的安全隱患問題，鈷酸鋰和錳酸鋰在強(qiáng)烈的碰撞下會產(chǎn)生爆炸，對消費(fèi)者的健康和安全構(gòu)成威脅。所以磷酸鐵鋰是作為汽車動力電池最合適的選擇。

　　上圖為控制電路功能框圖。

　　一．概述：

　　隨著使用燃油的飛機(jī)汽車越來越多，為了適應(yīng)工業(yè)化快速發(fā)展的步伐，熱電廠建設(shè)也越來越多，溫室氣體排放越來越嚴(yán)重，北（南）極冰川加速融化，地球平均溫度在逐年上升，逐步構(gòu)成了對地球生態(tài)系統(tǒng)的嚴(yán)重威脅，控制二氧化碳排放已擺在人類生存發(fā)展的急需解決的問題。尋找可替代能源已成為人類發(fā)展的奮斗方向。目前最為可行的方法就是使用電池這種零排放的清潔能源。近年來，大容量無二次污染的電池相繼問世，性能價格比也越來越高，為汽車等廣泛使用動力電池成為了可能。目前已有多家汽車工廠開始實驗生產(chǎn)了電池動力（或電池燃油混合動力）的汽車，從使用的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益都取得了可喜的成績。為人類的可持續(xù)發(fā)展找到了一條前景樂觀的發(fā)展道路。

　　磷酸鐵鋰是一種新型電池，它具有大容量，壽命長（比鉛酸電池長3-4倍），可循環(huán)充放電2000次以上，充電速度快，在1.5C充電速率條件下，40分鐘即可充飽，可提供大的啟動電流。耐高溫，電熱峰值可達(dá)350℃—500℃。體積小重量輕，與同等容量的鉛酸電池相比，重量減輕1/3強(qiáng)。無污染，清潔環(huán)保。更重要的屬性是：磷酸鐵鋰電池經(jīng)過嚴(yán)格的安全測試，即使在最惡劣的交通事故中也不會產(chǎn)生爆炸，磷酸鐵鋰完全解決了象鈷酸鋰和錳酸鋰的安全隱患問題，鈷酸鋰和錳酸鋰在強(qiáng)烈的碰撞下會產(chǎn)生爆炸，對消費(fèi)者的健康和安全構(gòu)成威脅。所以磷酸鐵鋰是作為汽車動力電池最合適的選擇。

　　上圖為控制電路功能框圖。

　　單節(jié)磷酸鐵鋰電池電壓約為2.5-3.3V，那么動力電壓需要多節(jié)電池串并聯(lián)組合才能提供足夠高的電壓和大電流，一般公交車動力電池約需要340V左右的電壓，即需要100多節(jié)電池進(jìn)行串聯(lián)。如此多的電池，我們需要對每一單節(jié)電池的電壓和溫度進(jìn)行監(jiān)測，時刻了解電池的屬性，這就需要一個電池管理系統(tǒng)來實現(xiàn)。

　　我公司的汽車動力電池多節(jié)（組）監(jiān)測管理系統(tǒng)BMS就針對多節(jié)磷酸鐵鋰電池的在線監(jiān)測而開發(fā)，這套系統(tǒng)可對最多12組（每組可檢測12個單節(jié)電池），即最多144個單節(jié)電池電壓和溫度實時在線檢測，并將測量數(shù)據(jù)在一個7吋觸摸顯示終端上顯示.1-2秒即可對被測量的全部單節(jié)電池數(shù)據(jù)刷新一次。對電池的狀態(tài)進(jìn)行實時跟蹤。同時可測量電池的充放電流?？娠@示總電壓。可時刻監(jiān)測多組電池的工作溫度。并會對電池電壓過低過過高，溫度值的超溫實行提示報警功能。

　　下圖為汽車動力電池多節(jié)（組）監(jiān)測管理系統(tǒng)BMS測試平臺，注意，此時測量的是一組全新未經(jīng)過充電的電池組，所以電池電壓均在未充電狀態(tài)的電壓值。前面的4節(jié)電池組根據(jù)客戶要求并未安裝溫度傳感器，所以溫度指均為0.

　　下圖為單組電池電壓溫度采集板（LECU）外觀圖

　　下圖為單組電池電壓溫度采集板（LECU）外觀圖

　　下圖為數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)（BMS）外觀圖

　　每組采集板只能采集12個單節(jié)電池的電壓，如果需要對多于12節(jié)單節(jié)電池的監(jiān)測，須采用多個電路采集板，例如9組電池可采集9x12=108節(jié)（組，為了提高輸出電流，可允許多個單節(jié)電池并聯(lián)）單節(jié)電池，而數(shù)據(jù)處理板可對12組以下（含12組）電池采集板的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，同時可對電池的充放電電流進(jìn)行取樣和測量，并一同將所有電池數(shù)據(jù)傳輸給控制顯示終端。

　　考慮到不同車型的啟動電池的電壓差異，例如小型轎車的電池是12V，而大型公交車的電池電壓是24V，我們的管理系統(tǒng)使用的汽車的啟動電池電源。系統(tǒng)電源需要一個DC-DC開關(guān)電源變換器，允許電池電壓在9V-30V之間的范圍變化，整個系統(tǒng)的耗電量極低，在9組采集板和一個數(shù)據(jù)處理板，使用24V電壓時，工作電流僅為45mA.12V電壓下，電流也僅為98mA.

　　下圖為電池管理系統(tǒng)觸摸顯示終端界面