汽車(chē)磷酸鐵鋰動(dòng)力電池監測管理系統BMS

　　一．概述：

　　隨著(zhù)使用燃油的飛機汽車(chē)越來(lái)越多，為了適應工業(yè)化快速發(fā)展的步伐，熱電廠(chǎng)建設也越來(lái)越多，溫室氣體排放越來(lái)越嚴重，北（南）極冰川加速融化，地球平均溫度在逐年上升，逐步構成了對地球生態(tài)系統的嚴重威脅，控制二氧化碳排放已擺在人類(lèi)生存發(fā)展的急需解決的問(wèn)題。尋找可替代能源已成為人類(lèi)發(fā)展的奮斗方向。目前最為可行的方法就是使用電池這種零排放的清潔能源。近年來(lái)，大容量無(wú)二次污染的電池相繼問(wèn)世，性能價(jià)格比也越來(lái)越高，為汽車(chē)等廣泛使用動(dòng)力電池成為了可能。目前已有多家汽車(chē)工廠(chǎng)開(kāi)始實(shí)驗生產(chǎn)了電池動(dòng)力（或電池燃油混合動(dòng)力）的汽車(chē)，從使用的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益都取得了可喜的成績(jì)。為人類(lèi)的可持續發(fā)展找到了一條前景樂(lè )觀(guān)的發(fā)展道路。

　　磷酸鐵鋰是一種新型電池，它具有大容量，壽命長(cháng)（比鉛酸電池長(cháng)3-4倍），可循環(huán)充放電2000次以上，充電速度快，在1.5C充電速率條件下，40分鐘即可充飽，可提供大的啟動(dòng)電流。耐高溫，電熱峰值可達350℃—500℃。體積小重量輕，與同等容量的鉛酸電池相比，重量減輕1/3強。無(wú)污染，清潔環(huán)保。更重要的屬性是：磷酸鐵鋰電池經(jīng)過(guò)嚴格的安全測試，即使在最?lèi)毫拥慕煌ㄊ鹿手幸膊粫?huì )產(chǎn)生爆炸，磷酸鐵鋰完全解決了象鈷酸鋰和錳酸鋰的安全隱患問(wèn)題，鈷酸鋰和錳酸鋰在強烈的碰撞下會(huì )產(chǎn)生爆炸，對消費者的健康和安全構成威脅。所以磷酸鐵鋰是作為汽車(chē)動(dòng)力電池最合適的選擇。

　　上圖為控制電路功能框圖。

　　一．概述：

　　隨著(zhù)使用燃油的飛機汽車(chē)越來(lái)越多，為了適應工業(yè)化快速發(fā)展的步伐，熱電廠(chǎng)建設也越來(lái)越多，溫室氣體排放越來(lái)越嚴重，北（南）極冰川加速融化，地球平均溫度在逐年上升，逐步構成了對地球生態(tài)系統的嚴重威脅，控制二氧化碳排放已擺在人類(lèi)生存發(fā)展的急需解決的問(wèn)題。尋找可替代能源已成為人類(lèi)發(fā)展的奮斗方向。目前最為可行的方法就是使用電池這種零排放的清潔能源。近年來(lái)，大容量無(wú)二次污染的電池相繼問(wèn)世，性能價(jià)格比也越來(lái)越高，為汽車(chē)等廣泛使用動(dòng)力電池成為了可能。目前已有多家汽車(chē)工廠(chǎng)開(kāi)始實(shí)驗生產(chǎn)了電池動(dòng)力（或電池燃油混合動(dòng)力）的汽車(chē)，從使用的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益都取得了可喜的成績(jì)。為人類(lèi)的可持續發(fā)展找到了一條前景樂(lè )觀(guān)的發(fā)展道路。

　　磷酸鐵鋰是一種新型電池，它具有大容量，壽命長(cháng)（比鉛酸電池長(cháng)3-4倍），可循環(huán)充放電2000次以上，充電速度快，在1.5C充電速率條件下，40分鐘即可充飽，可提供大的啟動(dòng)電流。耐高溫，電熱峰值可達350℃—500℃。體積小重量輕，與同等容量的鉛酸電池相比，重量減輕1/3強。無(wú)污染，清潔環(huán)保。更重要的屬性是：磷酸鐵鋰電池經(jīng)過(guò)嚴格的安全測試，即使在最?lèi)毫拥慕煌ㄊ鹿手幸膊粫?huì )產(chǎn)生爆炸，磷酸鐵鋰完全解決了象鈷酸鋰和錳酸鋰的安全隱患問(wèn)題，鈷酸鋰和錳酸鋰在強烈的碰撞下會(huì )產(chǎn)生爆炸，對消費者的健康和安全構成威脅。所以磷酸鐵鋰是作為汽車(chē)動(dòng)力電池最合適的選擇。

　　上圖為控制電路功能框圖。

　　單節磷酸鐵鋰電池電壓約為2.5-3.3V，那么動(dòng)力電壓需要多節電池串并聯(lián)組合才能提供足夠高的電壓和大電流，一般公交車(chē)動(dòng)力電池約需要340V左右的電壓，即需要100多節電池進(jìn)行串聯(lián)。如此多的電池，我們需要對每一單節電池的電壓和溫度進(jìn)行監測，時(shí)刻了解電池的屬性，這就需要一個(gè)電池管理系統來(lái)實(shí)現。

　　我公司的汽車(chē)動(dòng)力電池多節（組）監測管理系統BMS就針對多節磷酸鐵鋰電池的在線(xiàn)監測而開(kāi)發(fā)，這套系統可對最多12組（每組可檢測12個(gè)單節電池），即最多144個(gè)單節電池電壓和溫度實(shí)時(shí)在線(xiàn)檢測，并將測量數據在一個(gè)7吋觸摸顯示終端上顯示.1-2秒即可對被測量的全部單節電池數據刷新一次。對電池的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤。同時(shí)可測量電池的充放電流?？娠@示總電壓?？蓵r(shí)刻監測多組電池的工作溫度。并會(huì )對電池電壓過(guò)低過(guò)過(guò)高，溫度值的超溫實(shí)行提示報警功能。

　　下圖為汽車(chē)動(dòng)力電池多節（組）監測管理系統BMS測試平臺，注意，此時(shí)測量的是一組全新未經(jīng)過(guò)充電的電池組，所以電池電壓均在未充電狀態(tài)的電壓值。前面的4節電池組根據客戶(hù)要求并未安裝溫度傳感器，所以溫度指均為0.

　　下圖為單組電池電壓溫度采集板（LECU）外觀(guān)圖

　　下圖為單組電池電壓溫度采集板（LECU）外觀(guān)圖

　　下圖為數據處理系統（BMS）外觀(guān)圖

　　每組采集板只能采集12個(gè)單節電池的電壓，如果需要對多于12節單節電池的監測，須采用多個(gè)電路采集板，例如9組電池可采集9x12=108節（組，為了提高輸出電流，可允許多個(gè)單節電池并聯(lián)）單節電池，而數據處理板可對12組以下（含12組）電池采集板的數據進(jìn)行處理，同時(shí)可對電池的充放電電流進(jìn)行取樣和測量，并一同將所有電池數據傳輸給控制顯示終端。

　　考慮到不同車(chē)型的啟動(dòng)電池的電壓差異，例如小型轎車(chē)的電池是12V，而大型公交車(chē)的電池電壓是24V，我們的管理系統使用的汽車(chē)的啟動(dòng)電池電源。系統電源需要一個(gè)DC-DC開(kāi)關(guān)電源變換器，允許電池電壓在9V-30V之間的范圍變化，整個(gè)系統的耗電量極低，在9組采集板和一個(gè)數據處理板，使用24V電壓時(shí)，工作電流僅為45mA.12V電壓下，電流也僅為98mA.

　　下圖為電池管理系統觸摸顯示終端界面