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新能源汽车电池管理系统

【摘要】:目前比较典型的电池管理系统有美国AC Propulsion 公司的BATOPT 系统、Aerovironment 公司的SmartGuard 系统、通用公司EVI 电池管理系统以及近几年以来比较火热的特斯拉电动汽车电池管理系统。美国通用公司研发的EVI 电池管理系统利用微处理器对26 块串联而成的铅酸蓄电池组进行监控,从而获取电池组信息,估算电池的荷电状态。德国在汽车制造业方面一直独树一帜,在电池管理系统方面比较有名的有BADICHEQ 系统、BADICOACH B系统和BATTMAN 系统。

国外发达国家对于电池管理系统的研究起步早、发展快,有些技术已经能实现产业化。早在1991 年,美国的通用福特克莱斯勒三大汽车公司就成立了“先进电池联合体”,共同致力于电动汽车先进技术的研究;日本丰田公司早在十几年前便开始了电池管理系统的研发,其混合动力汽车技术世界一流;欧盟以及其他国家也积极投入其中,如今都已经取得了不错的技术成果。

美国作为发达国家的代表,对于电动汽车技术的研究一直走在世界的前列。最先提出电池管理系统概念的是The University of Toxed。目前比较典型的电池管理系统有美国AC Propulsion 公司的BATOPT 系统、Aerovironment 公司的SmartGuard 系统、通用公司EVI 电池管理系统以及近几年以来比较火热的特斯拉(Tesla)电动汽车电池管理系统。BATOPT 系统是一个分布式系统,由主控模块和监控模块共同实现电池管理功能。监控模块通过两条总线向主控芯片实时传递电池组的信息,然后主控芯片通过这些信息对电池组进行优化处理。SmartGuard 系统采用分布式结构,主要提供自动监测电池过充电、电压与温度采集以及提供最差单体电池的数据。美国通用公司研发的EVI 电池管理系统利用微处理器对26 块串联而成的铅酸蓄电池组进行监控,从而获取电池组信息,估算电池的荷电状态。该管理系统主要由三个部分组成:电池模块(包含电池组和管理软件)、电池组热管理模块、高压自动断电保护模块,实现单体电压、温度监测,电池组电流的采样,电池过放报警和高压保护等功能。此外,美国特斯拉公司生产的高档电动汽车让全世界瞩目,其代表性车型MODELS 续航里程高至500 km,百里加速只需4.4 s,可与传统的燃油汽车相媲美,它采用6 000 多节锂离子电池构成电池包,给电动汽车提供充足的动力,该电池包设有其自主研发的BMS,能够有效监测电池组异常并进行修复,保障整个电池包的安全。

日本对电池管理技术的研究同样历史悠久,1995 年日本的索尼公司首次研发出第一款电动汽车,虽然这款电动汽车的行驶里程只有200 km,最高时速120 km/h,但是该电动汽车仅由96 节锂电池构成,电源的动力系统得到了有效的利用。丰田汽车公司于1997 年在世界上首次实现了混合动力电动汽车的大批量生产。日本汽车企业BMS 技术的专利申请数目更是占据绝对的优势,这其中既包括丰田、本田、三洋、富士、三菱等大规模的汽车厂商,矢崎总业株式会社、株式会社电装等汽车零部件供应商,还包括松下等一些非汽车企业。这些专利申请数目充分地表明了日本在电池管理系统技术方面取得的突出成绩,同时也体现了汽车行业的发展带动了日本各个行业的研发与进步。

德国在汽车制造业方面一直独树一帜,在电池管理系统方面比较有名的有BADICHEQ 系统、BADICOACH B系统和BATTMAN 系统。BADICHEQ 系统最多可以管理20 节电池,在原有系统的采集功能之外,又增加了电池组的均衡控制功能和记录电池组的运行数据信息。BADICHEQ 系统的单体电池都采用非线性的电路对电压及温度进行监测,然后使用单一的信号线将单体电池信息传递给主控芯片;还细化了电池管理系统的SOC 等其他功能。BATTMAN系统是B.Hauck 公司对不同型号的动力电池设计的电池管理系统,与其他的系统相比较而言优势在于该系统的普遍适用性,只要调整好硬件的跳线、软件的参数,不同型号的电池都可适用,降低了系统的成本。

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