新型電動汽車鋰電池管理系統的研究與實現 — 系統調試和運行結果

系統調試及試運行

管理系統的調試分為各種功能模板的調試，軟件功能調試及系統的整體調試。系統運行正常后，再對電流、電壓、溫度等精度進行校準。接著進行一段時間的臺架試驗。最后這套系統裝車，進行整車性能試驗和試運行。在調試和運行的過程中，主要遇到了以下幾個問題：

1.系統抗干擾能力較差，當電池大電流放電或車上電機運轉時，CAN總線通訊會丟失數據或錯誤。

2.單電池電壓測量電路中的場效應管和運算放大器由于靜電原因和插拔的影響，會損壞。

3.2003年7月的5000公里運行實驗中，由于連續幾天陰雨天氣，導致環境濕度非常大，系統的CAN通訊完全中斷。經深入檢查及測試后，發現CAN接口電路多數損壞，原因主要是電池組450伏高壓漏電所致。

針對以上問題，我們主要采取了如下方法和措施。

1.改進電路板，重新布線。電路板上數字與模擬部分要分開布線，最后實現一點接地。電源及CAN接口部分與其他電路要建立足夠的隔離區，以避免電路的相互漏電干擾。在單電池測量電路上加上對場效應管和運放的保護器件。CAN接口芯片由82C250改為耐高壓的82C251.

2.濾波。BMS-Ⅲ系統中，系統供電入口端必須加一濾波器，濾波器的電流不要太大，一般為負載的2～3倍，這樣可防止外界騷擾對系統的沖擊。實驗中還發現，充電機的輸出端必須加一個濾波器，有效抑制高頻干擾，否則，單電池電壓測量不準。電池測量線的外面套一個磁環，對抑制干擾也起一定作用。

3.屏蔽。在實驗中發現，如果不用屏蔽線，當小電流充放電或者電機DC/DC沒有工作室時，CAN總線還能正常工作，電流一旦加大或電機開始工作，CAN總線就有可能失靈。最后改用屏蔽線，并且整個CAN總線的屏蔽都接在一起，CAN總線才完全工作正常。電動汽車是一個強干擾源的地方，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.改進供電系統。以前CAN總線由一點來供電，這樣當空氣潮濕時，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改成一頭一尾兩點供電，大大提高了可靠性。

5.修改軟件。在軟件中我們加強了對CAN總線錯誤狀態的監測，一旦總線出錯，程序將自動復位該CAN節點。從軟件方面增強抗干擾能力。

8.1運行結果

8.2.1精度實驗

在實驗室我們對系統的精度做了一次全面的試驗，結論是必須采取有效的抗干擾措施，單電池電壓精度才能達到15毫伏，圖8.1是14路單體電池電壓的精度試驗圖。

8.2.2均衡實驗

我們研制的旁路分流均衡模塊在實驗室進行了42路均衡實驗。控制算法是全過程電壓均衡控制。按兩只單體電池為一單元進行均衡，均衡精度約為正負0.02伏。圖8.2是均衡實驗圖。

8.2.3診斷實驗

在實驗室我們用8節鋰電池進行了專家系統的診斷實驗。圖8.3是診斷實驗時在放電過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給出的診斷結果。

8.2.4臺架實驗

系統樣機在電池實驗室斷續調試運行了近3-4個月，2002年9月末開始在整車組進行現場臺架試驗。改進后的樣機裝在燃料電池平臺車上調試和試運行。

在臺架上進行了不同倍率的充電和放電試驗，記錄了充放電過程中的溫度、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，對靜態SOC進行了標定和測試，考核了系統的可靠性。圖8.5是臺架試驗過程中單電池充電時電壓變化曲線，圖8.6是1/2C放電初期時的電壓變化曲線，圖8.7是1/2C放電后期的電壓變化曲線。

&n