基于Freescale单片机的电池管理系统设计,技术趋势

科技(science and technology)世界网     公布时间:2017-08-11   
电瓶管理体系作为实时监督检查、自动均衡、智能充放电的电子部件,起到保险安全、青春永驻、估摸剩余电量等珍重意义,通过一密密麻麻的治本和操纵,保险电动小车的常规运转。据有关计算,2013年整个世界电瓶管理体系市镇产值成长逾一成,二〇一五年至二〇一四年中年人幅度将小幅跃升至25-35%。到二〇二〇年前,电动小车将保持约15%~百分之二十的年复合拉长率,除了纯电动小车、插电式混合重力汽车和交集重力小车的数额进步之外,新型的48V高度混合重力系统也将令人瞩目推动增进。鉴于此,访谈了米利坚力特集团(Littelfuse)中华夏族民共和国区销售首席营业官查勇。针对近日市道,力特集团中中原人民共和国区出卖首席试行官查勇聊到,当前依附低或零排泄而改革空气品质的供给,对汽车建议更加高的效用供给,随着整个小车香港(Hong Kong)中华电力有限集团负载的加码(如小车重力的进级、多媒体用电等),供给高电压供电以及更加强劲的供电系统。前段时间电动小车/混合重力小车架构首要有四类:一是HEV,油、电混合重力,电瓶靠斯特林发动机充电;二是PEV,油、电混合,电瓶需外界充电;三是BEV(
Battery Electric
Vehicle),纯电瓶供电;四是化学燃料电瓶供电。查勇表示,当前油、电混合重力汽车占有的商海比重相当大,中期会逐年往纯电动转型。那么,锂离子电池有如何优势?大家领略,电动小车的供电系统是由若干个锂离子电瓶组合的。锂电瓶组是由八个个电瓶单元构成,每八个电瓶大致有500~玖仟个单元,那对电瓶的军管与调整提议了更加高的必要。锂电瓶手艺将是另外项目电动小车的根基。查勇表示,目前还在不断创新之中,以往将提供所需的特等资金财产及作用性,对于资金财产在以往几年里猜测将下跌四成到肆分之三,而能量密度具备一样的增幅。在上航海用体育场所中,铅酸电瓶、镍氢电瓶、锂离子电瓶的比较表,可以见见锂离子电瓶在功率密度和充电循环寿命上的优势是其余没办法代替的。锂电瓶系统设有何技能瓶颈?对于锂离子电瓶技能方面,还会有比较多地点要求更上一层楼周到,查勇聊到首要有三点:其一,充放电状态。当充放电状态在任天由命范围内时电瓶手艺安全可靠地运行,高放电和过充电会降低锂离子电瓶的频率和寿命,理想的荷电状态为最大充电量的百分之六十至百分之七十左右;其二,安全电瓶专门的学业电压。保持电瓶电压在低于2
V和最高4.2
V之间,过高的电瓶电压会促成过多的电流流动,在最坏的气象下,短路会破坏电瓶;其三,热管理。温控至关心重视要,因为过高的温度只怕会在负极进度中造成一种联锁反应,进而变成因恐怕的电非常的短路以及可燃气体从有机溶剂中除气而发生危急情形。要使电池工作在保证和平安的景况,就非得管理电瓶的充、放电状态,及软禁电瓶的安全职业电压,近些日子基本上使用的是主动均衡和低沉均衡技艺。查勇补充到,对于维护器件保险丝来讲,小体量,高电压仍是一个能力难点。安全性方面该怎样把控?锂离子电瓶须求通过电瓶管理体系开展周全监测和调节和测量检验,对电瓶管理类别本身进行爱戴是保险这一最首要的体系在富有意况下(组装、保养、日常操作)安全可相信。在堵塞事态下,会在电力线上孳生庞大的电流。查勇表示,针对那样的情状,推荐应用具备较高分断技巧的保险丝的适当的熔融能力,如力特集团的0HEV密密麻麻。电瓶管理连串平时经过高阻抗感应线连接,因而短路电流会显明下落,允许使用电子保险丝,电当然压高低供给取决于电瓶结构。针对电瓶维护,力特保险丝和电视机S二极管爱抚有着十分大的优势:1)
作为满世界维护器件的管理者,力特提供全连串的保养器件,蕴涵Fuse、PPTC 电视S
Diode、电视机S Diode Array,同一时候提供差别的掩护方案;2)
全数器件知足AEC-Q101和AEC-Q200汽车认证;3) LAB
能针对客商提供多元的测验必要。查勇提出,随着越来越多的小车应用(如电瓶传感器线路保养)正视电子保障丝,在当前汽车中利用的电子有限扶助丝未有概念官方正式的情况下,力特根据AEC-Q200
法则制订了一项测量检验安插,对保管丝在小车应用的适用性和可相信性进行测量检验,那项测量检验安顿富含18项测量试验,举例一千时辰高温高湿测量检验、一千巡回温度冲击测验、特殊机械冲击及振动测验等,所用的样本量也可能有特别严谨的渴求。“只是二遍测量检验做到了还相当不足,如何确认保证每批货都因而那几个测量检验?整个质量调整种类技能保险高格调的一致性和连绵,那是一些厂商所不辜负有的,需要非常注意。”别的,力特不断在汽车运用电子保障丝的合格范围内提供越来越多的制品。对于直流电滤波电容和IGBT的掩护,过去应用的是齐纳晶体三极管,然而它们不能提供与
电视机S
双极型晶体管一律的优势,如快速响应、更加高的浪涌才具和越来越高的可相信性。举例,车里装载充电器通过CAN
总线与任何系统开展通讯,在密集的小车意况中,CAN
线路会受到ESD或别的汽车系统经过耦合或传导而引起的别的弹指变所导致的过电压应力。对此,查勇代表,针对CAN总线开采出了专项使用的保险器件,SM24CANA和SM24CANB.
其不但抱有ESD技能,还大概有一定的抗浪涌技艺,一样也满意AEC-Q101汽车认证。轻巧察觉,AA电池系统是由若干单节约用电瓶组合的,架构都相比复杂,是漫天系统能还是不能可靠职业的关键所在,也极易受到静电、开关功率负载、感应浪涌、过负载、短路等过电流和过电压得要挟,由此紧凑甄选和科学放置保护元器件进行过电压和堵塞爱抚进一步重大。最终,查勇代表,大力发展新财富小车已变为各国共识,世界第一国家如U.S.、中华夏族民共和国、日本、德国、大韩民国、United Kingdom等都纷繁创设了本人壮美的新财富汽车行业规划。新财富汽车的安全性难点,平昔是汽车行业的重视专业之一,在展望新财富轿车全速上扬的还要,大家须认知到,稳固、高效、安全、可相信的电瓶组处理连串成品,是维持电动小车的寻常化运维的最主要,唯有这么新财富小车技艺抱有可持续发展的以后。


要:为了贯彻电动小车电瓶的实时督查,在研讨了锂离子电瓶特点的根基上,提议了一种用于混合引力小车的分布式电池管理体系。其中,硬件系统包蕴电源模块、基于Freescale
类别单片机的主要调节制模块和子模块、均衡模块以及CAN 总线通信模块等;
软件系统富含基于下溢中断的数据搜聚与拍卖、SOC 揣度、均衡管理和CAN
通讯等职务。

0 引言

掺杂重力小车的整车质量非常大程度上信赖于重力蓄电瓶。高品质、高可信性的电瓶组管理系列(
Bat ter yManag ement Sy stem,BMS)
能使电池在各个办事条件下得到最好的性质。电瓶管理种类不但要监测复合动力电动汽车电瓶的充放电电流、总电压、单体电压和剩下电量SOC,还要预测电瓶的功率强度,以便监督电瓶的接纳情况,在汽车运行和加快时提供丰富的输出功率,制动踏板时电瓶组能回收更加多的能量,即提供丰盛的输入功率,况兼不对电瓶组形成危机。当电瓶出现过充或过放、温度过高端十分情况时,电瓶管理连串会记录电瓶号、检查判断电池故障并报告警察方,相同的时候整车调节系统对充电机和用电设施交给调整功率信号。由此,电池管理体系是犬牙相错重力小车的根本电子调整单元之一,对保证电瓶的可信赖性和安全性起到首要功效。

1 电瓶管理类别的职能

电瓶管理连串的要害意义饱含:
电瓶状态参数的访谈、电瓶状态的推测、电瓶组故障会诊、均衡保养以及通讯等。

  1. 1 电瓶状态参数搜罗

电瓶管理连串的保有算法都以以募集到的电瓶状态参数为根基的,因而必须保险数据的准确度。选择Fr
eescale 集成的10 位A/ D
调换模块形成对单体电压、温度、总电压以及充放电电流的访谈。

  1. 2 电瓶状态的预测

电瓶状态预测满含多个方面。一方面是以安时积分法为底蕴的电瓶组荷电状态的展望;
另一方面是以电流、电压、温度为输入达成最大充放电功率的前瞻。整车调整器以那多个参数为参照,正确地实行功率分配。

  1. 3 电瓶组故障检查判断

可见遵照搜罗到的参数,实时会诊电瓶温度过高、过低故障,电瓶过压、欠压故障,发出电瓶充放电电流过大、电瓶组绝缘故障警告。那是承接保险引力电池系统可相信、车辆行驶安全、满足客户开车须求的重大才干手腕。

  1. 4 均衡珍重

单体电瓶的差别性,不唯有会导致电瓶组的使用寿命比单体电瓶短非常多;
同期,对于锂离子电瓶来讲,由于其对充放电须要异常高,当过充、过放、过电流及短路等景象时有产生时,锂离子电池压力与热量多量充实,轻松爆发火*、焚烧以致爆炸。为有限支撑安全性和平静,必得运用均衡措施。

  1. 5 通讯功用

根本指整车与电瓶管理种类的CAN 通讯。

2 布满式电瓶管理连串硬件组成

近日,常用的电瓶组管理种类规划艺术根本有三种:

布满式设计和集中式设计。遍布式电瓶管理种类是将电瓶管理体系分为若干个头模块和八个主要调整制模块。

各样子模块能独立达成都电子通信工程高校池音信衡量、电瓶能量均衡、通讯等功能,每贰个子模块都分别与八个电瓶模块连接在联合,各样子模块之间以及子模块与主要调整制模块之间通过总线进行通讯。主调整模块形成都电子通信工程大学池消息的拍卖、荷电状态预计、电瓶故障会诊、电池组热管理、电瓶组与整车通讯等成效。

主要调控制模块和子模块分别选取Freescale 9S12 连串的DP512 和DG128
作为处理器。系统硬件框图如图1 所示。

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