電動車電池管理系統設計及實現

摘要：本文介紹了電池管理系統的基本功能，提出了一種分散數據采集和集中數據處理的實現方法。實現了電動車電池電壓、電流及溫度等參數的監控，保證電池在正常狀態下工作，延長了電池的使用壽命。
關鍵詞：電動車；電池管理系統；監測；控制

0 前言
電動車的開發和研究是解決能源短缺和改善環境的有效手段之一，是當代汽車發展的重要方向，“十一五”期間被列入了“863計劃”重大專項。目前，電動車技術越來越受關注，影響電動車推廣應用的主要因素包括動力電池的安全性和使用成本問題。延長電池的使用壽命是降低使用成本的有效途徑之一。為確保電池性能良好，延長電池使用壽命，必須對電池進行合理有效的管理和控制。

1 基本功能及系統結構
1．1 基本功能
電池管理是基于微計算機技術、檢測技術和自動控制技術對電池組和電池單元運行狀態進行動態監控，精確測量電池的剩余電量，同時對電池進行充放電保護，并使電池工作在最佳狀態，進一步提高電池組的可靠性，達到延長電池使用壽命，降低運行成本的目的。電池管理要實現以下幾個功能：
(1)數據采集：實時采集電動車電池組中的每塊電池的端電壓、溫度和充放電電流。
(2)SOC(荷電狀態)的估算：預報電動車電池的剩余容量，讓用戶了解電池的使用情況。
(3)電氣控制：根據所檢測的電池組中每塊電池的有關數據，通過一定的運算處理，確定每塊電池的充放電狀態，當電池的充電達到額定容量時控制充電器停止充電，實現智能充電。當電池電量過低需要充電時，及時報警，以防止電池過放電而損害電池的使用壽命。當電池組的溫度過高時，及時報警并停止電池放電。
(4)數據顯示：實時顯示電池組總電壓、單體電壓、電流及溫度參數。
(5)數據共享：與外部設備進行通信，實現數據的共享。
1．2 系統結構
電池管理系統主要應用在電動車上，在設計上應盡量使系統結構先進，合理可擴展；功能完備，滿足電動車的全面要求；各種參數檢測精確度好，可靠性高。根據這一設計思路，本文提出一種分散數據采集和集中數據處理的方法，設計了電壓、電流、溫度采集電路，通過中央控制單元完成算法與控制。其結構框圖如圖1所示。

電池管理系統采用中央控制單元(CECU)和本地智能采集單元(LECU)兩級結構，本地智能采集單元主要完成電池信息和狀態檢測，包括電壓、電流、溫度、充放電狀態等的檢測；中央控制單元完成數據的處理、SOC計算、邏輯判斷和相應的控制。CECU和LECU的數據傳輸通過CAN總線通信，實現系統的集中管理與分布控制，方便電池在車上的分散布置，減少線束，提高系統的可靠性。