新型電動(dòng)汽車(chē)鋰電池管理系統的研究與實(shí)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(jìn)行校準。接著(zhù)進(jìn)行一段時(shí)間的臺架試驗。最后這套系統裝車(chē)，進(jìn)行整車(chē)性能試驗和試運行。在調試和運行的過(guò)程中，主要遇到了以下幾個(gè)問(wèn)題：

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

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

3.2003年7月的5000公里運行實(shí)驗中，由于連續幾天陰雨天氣，導致環(huán)境濕度非常大，系統的CAN通訊完全中斷。經(jīng)深入檢查及測試后，發(fā)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(wèn)題，我們主要采取了如下方法和措施。

1.改進(jìn)電路板，重新布線(xiàn)。電路板上數字與模擬部分要分開(kāi)布線(xiàn)，最后實(shí)現一點(diǎn)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(chǎng)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(shí)驗中還發(fā)現，充電機的輸出端必須加一個(gè)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(xiàn)的外面套一個(gè)磁環(huán)，對抑制干擾也起一定作用。

3.屏蔽。在實(shí)驗中發(fā)現，如果不用屏蔽線(xiàn)，當小電流充放電或者電機DC/DC沒(méi)有工作室時(shí)，CAN總線(xiàn)還能正常工作，電流一旦加大或電機開(kāi)始工作，CAN總線(xiàn)就有可能失靈。最后改用屏蔽線(xiàn)，并且整個(gè)CAN總線(xiàn)的屏蔽都接在一起，CAN總線(xiàn)才完全工作正常。電動(dòng)汽車(chē)是一個(gè)強干擾源的地方，能用屏蔽線(xiàn)的地方盡量用屏蔽線(xiàn)以防患于未然，這是非常值得注意的。

4.改進(jìn)供電系統。以前CAN總線(xiàn)由一點(diǎn)來(lái)供電，這樣當空氣潮濕時(shí)，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(diǎn)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(xiàn)錯誤狀態(tài)的監測，一旦總線(xiàn)出錯，程序將自動(dòng)復位該CAN節點(diǎn)。從軟件方面增強抗干擾能力。

8.1運行結果

8.2.1精度實(shí)驗

在實(shí)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(shí)驗

我們研制的旁路分流均衡模塊在實(shí)驗室進(jìn)行了42路均衡實(shí)驗?？刂扑惴ㄊ侨^(guò)程電壓均衡控制。按兩只單體電池為一單元進(jìn)行均衡，均衡精度約為正負0.02伏。圖8.2是均衡實(shí)驗圖。

8.2.3診斷實(shí)驗

在實(shí)驗室我們用8節鋰電池進(jìn)行了專(zhuān)家系統的診斷實(shí)驗。圖8.3是診斷實(shí)驗時(shí)在放電過(guò)程中采樣到的單電池端電壓變化曲線(xiàn)，圖8.4是電池診斷模糊專(zhuān)家系統給出的診斷結果。

8.2.4臺架實(shí)驗

系統樣機在電池實(shí)驗室斷續調試運行了近3-4個(gè)月，2002年9月末開(kāi)始在整車(chē)組進(jìn)行現場(chǎng)臺架試驗。改進(jìn)后的樣機裝在燃料電池平臺車(chē)上調試和試運行。

在臺架上進(jìn)行了不同倍率的充電和放電試驗，記錄了充放電過(guò)程中的溫度、電壓、電流變化曲線(xiàn)。特別是收集了大量的單電池電壓的變化曲線(xiàn)，分析了電池組的一致性，對靜態(tài)SOC進(jìn)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(guò)程中單電池充電時(shí)電壓變化曲線(xiàn)，圖8.6是1/2C放電初期時(shí)的電壓變化曲線(xiàn)，圖8.7是1/2C放電后期的電壓變化曲線(xiàn)。

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