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電動(dòng)汽車動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)解析

2017-07-06 16:188440鋰電世界

鋰電世界訊,與小型電子設(shè)備(如手機(jī)、便攜式電腦等)不同,電動(dòng)車所需要用到的電池?cái)?shù)量通常較多。例如,一臺(tái)設(shè)計(jì)時(shí)速為120km/h的五座純電動(dòng)乘用車可能搭載一臺(tái)工作電壓為300V以上的電動(dòng)機(jī),相應(yīng)地需要配置一個(gè)由100塊左右的磷酸鐵鋰電池所組成的電池組(這里僅考慮電池串聯(lián)的情況,如果再考慮并聯(lián),則電池?cái)?shù)量還應(yīng)該更多),此時(shí)就有必要對(duì)電池管理系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。

在電池管理系統(tǒng)中,硬件電路通??杀环譃閮蓚€(gè)功能模塊,即電池監(jiān)測(cè)回路(簡(jiǎn)稱BMC)和電池組控制單元(簡(jiǎn)稱BCU)。研究電池管理系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),需要分兩個(gè)層面來進(jìn)行:其一,BMC與各個(gè)單元電池之間的拓?fù)潢P(guān)系;其二,BCU與BMC之間的拓?fù)潢P(guān)系。

BMC與各個(gè)單元電池之間的拓?fù)潢P(guān)系可分為以下兩種。

1.一個(gè)BMC對(duì)應(yīng)一個(gè)單元電池

在實(shí)際工作中,可以為每一個(gè)單元電池配置一塊單獨(dú)的監(jiān)控電路板,對(duì)電池的電壓、電流、溫度等物理量進(jìn)行監(jiān)測(cè),如圖所示。

動(dòng)力電池一個(gè)BMC監(jiān)測(cè)一個(gè)單元電池的結(jié)構(gòu)
動(dòng)力電池一個(gè)BMC監(jiān)測(cè)一個(gè)單元電池的結(jié)構(gòu)

圖中,BMC電路板負(fù)責(zé)對(duì)電池的電壓、溫度、電流等信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)。根據(jù)需要,可以在BMC中加入通信及均衡控制功能,以便向BCU報(bào)告有關(guān)信息,并通過旁路電阻的方式對(duì)所管轄的單元電池實(shí)施能量耗散型的均衡管理。

有時(shí)候,可以把這樣的BMC電路板封裝到動(dòng)力電池單元內(nèi)部構(gòu)成“智能電池”,即單元電池本身具備一定的自治功能。這種“一對(duì)一的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的好處在于:BMC與單元電池的距離較短,在一定程度上能減少采集線路的長(zhǎng)度及復(fù)雜度,采集精度高,抗干擾性好。

然而,其缺點(diǎn)為電路板的相對(duì)成本較高;同時(shí),由于電池管理系統(tǒng)的工作電源往往由被監(jiān)控的動(dòng)力電池所提供,因此,可能使得整個(gè)電池管理系統(tǒng)的能耗相對(duì)更大。

2.一個(gè)BMC對(duì)應(yīng)多個(gè)單元電池

與“一對(duì)一”方式相對(duì),另一種電池監(jiān)測(cè)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為一個(gè)BMC管理多個(gè)動(dòng)力電池,如圖所示。

動(dòng)力電池的結(jié)構(gòu)圖
一個(gè)BMC監(jiān)測(cè)多個(gè)單元電池的結(jié)構(gòu)

圖中,一塊BMC電路板負(fù)責(zé)對(duì)多個(gè)單元電池的信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)。這種結(jié)構(gòu)與“一對(duì)一”方式相比,由于電路板由多個(gè)動(dòng)力電池所共享,因此平均成本較低。然而,從圖中可見,由于采集線路較長(zhǎng),可能導(dǎo)致連線的復(fù)雜度較高,抗干擾性相對(duì)較差。同時(shí)較長(zhǎng)的采集線路有可能降低了電壓采集的精度,并且由于線材的成本也會(huì)導(dǎo)致這種結(jié)構(gòu)的實(shí)際成本增加。

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