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电动汽车蓄电池网络组合的BMSA

2018-12-07   

中国电源产业网

导语:电动汽车上的蓄电池管理系统,是必配的总成部件,现在市场上流行的BMS,都是针对单串蓄电池的。在采用蓄电池网络组和结构后,由于采用了多串并联的电气连接方案,就需要采用专用配套的BMS。本文就网络BMS的基本要求所以说明。

摘要电动汽车上的蓄电池管理系统,是必配的总成部件,现在市场上流行的BMS,都是针对单串蓄电池的。在采用蓄电池网络组和结构后,由于采用了多串并联的电气连接方案,就需要采用专用配套的BMS。本文就网络BMS的基本要求所以说明。

关键词:阀控蓄电池、维护

电动汽车上的蓄电池管理系统BMS,是对蓄电池进行检测和管理的。现在流行的BMS,记录的数据是单节电压和整车电流值。这两类BMS的结构、数据显示完全不同,为避免混淆,我们把测量电压信号为主的称为BMSV,把网络组合配套的BMS称为BMSA。

电动汽车蓄电池结构还有一种方式,就是网络组合法。这种组合与现有的单串蓄电池相比有8个优点,这些优点的发挥,需要专用的“网络BMSA”的技术保障。

1、蓄电池电路的基本结构

采用网络组合法,基本电气单元是“单元包”。笔者采用的“包”是标称电压为36V的独立单元,在单元包内部,

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电池无论如何组和,在BMSA中都是不做检测和记录的。所以我们只说明“包”以后的组和。

整车的蓄电池组和示意见图1。

在图1中,在长短线电池符号的外面,有一个方框,表示是一个电池包。通常包的容量和电压两个参数都是随车况而定的。大多数车辆可以按36V的标称电压进行设计,整车的电压,是按72、144、216、288V这样的台阶              

选取的。在有些情况下,在一个车辆上,为了提高车辆蓄电池箱的空间利用率,笔者也曾采用过36V和72V的两种电池包,也采用过22Ah和34Ah两种容量电池包。但在一串电池中,每包电池容量必须一致,每串电池的标称总电压必须一致。

    在每串蓄电池中,都设一个电流检测装置,可以用霍尔元件,也可用75mV标准分流器。采用霍尔元件需要独立供电,元件发热量小,可以不考虑。采用分流器元件的,需要考虑器件的绝缘和散热问题。图1中的总电流F8和其他分流器F1~F7电流测量原件,需要定制专用的结构,由于汽车上的安装环境狭小,防止粉尘和水分的条件较高,适合电动汽车使用的很难找到。最终可以采用的结构,要根据车体电池箱的布置和结构确定。

2、信号源说明

网络BMSA的信号源有两类,一类是电流信号,一类是电压信号。每串电池产生一个电流信号,整车总电流一个信号。总电压只有一个信号。

对包电压可以不做检测,因为检测值基本一样,数据没有参考价值。

对电流的检测信号有正负之分,正信号是充电值,负信号是放电值。充电作业经常不在换电站,而是在就近的充电桩,所以充电时间和充电的能量数,需要记录下来。

在两次充电之间的放电容量,要进行累计并存储,一旦充电结束,就要从新开始记录放电容量。累计全部放电容量,就知道蓄电池的工作负荷和有效循环次数。

检测各串蓄电池的电流,是对电池串性能的最有效检测。对电化学电源来说,电流的化学效应有很大程度累计时,才能在电压参数上表现出来差异。因此对蓄电池内在性能的判断,电流值的检测要比对电压值的检测有效得多。

各串电池的标称容量虽然相同,但充放电性能始终是不一样的,总是符合按正态分布规律,我们最关心的是从放电性能最差的那一串。这是在电池发生失效故障之前就能发现的,在事故酝酿的过程中,及时排除故障,是每一个用户都希望做到的。

3、显示和记录

图2所示是一个12串电流的信号在司机面板上的显示。

其中的容量显示是整车的容量。尚有的保有容量的显示,绿色区域为保有容量值的对应区域。其他的实时值有总电压,总电流,本次已经充(放)电的能量,电流差限是设定值,超过设定值就发生记录事件。

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显示在液晶屏上的每串电流数据见图2中的直方条。

显示屏数据的更新频率为1秒。电流的数值是瞬息万变的,数据记录并不是按时间间隔定时记录,而是按状态记录,当电流超过一定值才做记录,通常设置在汽车的启动时,这时的电流值最大,电流的差值也最大。这样记录的数据量少,且有用。如果按时间定时记录,会产生大量垃圾数据。

每次充电后,在放电过程中只保留1次放电时记录的电流最大差值,其余数据不保存。更换电池串也是只更换电流最小的电池串。

BMSA数据的作用是给蓄电池维护提供数据,对维护作业没有参照作用的数据,就不必显示和记录。

4、报警

BMSA的报警有以下几点:

4.1蓄电池最低保有容量警告,在放电中容量降到20%和10%分别报警,到15%只保留牵引电机供电,切断其他电路的供电,容量降到5%必须关断主电路,需要设置人工恢复,并作违章使用记录。

4.2充电时最大的电流的电池串,有两种情况,正常的情况是电流值大但变化正常。充电电流如果基本恒定不变,就要检查该串电池的故障处所。


[作者简介]

段万普,高级工程师。连续40年从事蓄电池合理使用与维护技术的研究。电邮:15969582562@139.com

(此文章为原创,转载须白条通过)

编辑:中国电源产业网

来源:段万普 /郑州工程技术学院电动汽车实验室

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