基于CAN总线的混合动力公交车电池管理系统

发布于:2021-09-21 18:59:08

现 场 总 线技 术

鑫 斌 欺翔


基于

总 线 的 混 合 动 力 公 交 车 电池 管理 系 统
惠鸿 忠
,

陈 峥峰
,

柳 城 大 学汽 车 与 交 通 工 程 学 院



东 聊城

摘 〔 要 〕 分 析 混 合 动 力 公 交 车 电 池 管理 系统 的 主 要 功 能
管理 系统 的 硬 件 配 置 及 其 控 制 功 能 的 软 件 实现
通讯


,

设计基于
运行结 果证明
,

总 线 的 分 布 式 电 池 管理 系统
,



叙述该




该 系统 实现 了 数 据 监 刚 及 显 示

八卜





预测




电 池 热 管理 和 故 障诊 断 及 安 全报 警等功 能

保证 了电池 的安 全运行

,



高了电池 的

性 能 和 使 用 寿命
关键词

混 合 动 力 公 交 车 电 池 管 理 系统



总 线 牙兀 估 计



引言
动 力电池作 为混 合 动 力公 交 车 的 能 源 之 一
,

电 池 组 的热 管理
在整
,



电池 管理 系 统 的基 本 结构
车运 行 过 程 中 发 挥 着 重 要 作 用
延 长电 池 使 用 寿 命
,


该 电 池 管理 系统 结 构 图 如 图

所示



为保护 电池 组 性 能
,

回收制动能量
,

以 及 提 高混 合 动
电池 组 外
电池 组 电池组 内


力 公 交 车的 燃 油 经 济 性
的 管 理 和控 制


必 须 对 电 池 组 进 行 合理 有 效

本文设计

基于




总 线 的 分 布式 电 池 管 理 系 统


用 于实 现 电 池 信 息 采 集

,

电 池 荷 电状 态 估 计
从 而简化



电 池 安 全 管 理 以 及 和 整 乍通 信 的 功 能

线

电 * 块


电池模块



,

提 高 系 统 的 可靠 性



电池 管理 系统 总 体 设 计
电池 管理 系 统 的主 要 功 能
设 计 的 电 池 管理 系 统 主 要 实 现 以 下 功 能
电流 传 感 器

精确监测 电池组 的各种 运 行 参数



如模块 电



电池 管理 系 统结 构 框 图

电池 组 总 电 压




电池 温 度



电流 以 及压 力等


通过测 出的 电池 参数 预 测 电池 的 又 ’ 允 许 充放 电 电 流

最大

电池 管 理 系 统 的 硬 件 设 计
电池模 块
电池 模 块

,

放 电深 度 等
,

控制电池 的充电
充人或放 出的电 址

根 据 电 池 当日 的 状 态 决 定 可




设计
采用
,


避 免损 害 电池


公 司 的 佰性 能 微 控 制

模块 电压 采 用 分 布式 采集 方案 传 输 采集 数 据
劝 电 池 竹 理 系 统 采用 高 速


总线

如图
。 ‘ 沈

所示
叽 { 斑 貂 旅 侧 } 家 一

总 线 与整 车 控 制

系统通 信

,

达 到 实时性



可 靠性 的 要 求

实 时 获 得 电池 组 的 各 种 状 态 出不 同 等级 的 报 警 信 息
,

在 出 现 故 障时 发
,

并能 够 采取 相 应 的 措 施



豆 几








障电池组 的安 全
电 池 组 内所 有 单 体 电 池 的 从 制


和 电 压 的 均 衡控
电池 模块

硬 件结构框 图

塞 金 项 目 聊 城 大 学校 计 划
收 稿 日期
一 一




资助

每 个 电池模 块 需 要 电 压 测 址

排路 均 采 用
引 的 八

构成 的 运 放 电 路

副 教授 研 究方 向 为 汽 车电子 控 制
,

,

将被测 电压 送 至
八 八



作 者 简介 惠鸿 忠

换接






温度测量采用

公 司 的 单总 线
,

及 计 算机 控 制 系 统 等 陈 峥峰

,

器件


数字 温 度 传感 器
,

它 的 测 量 范 围是

副 教授



精度 可达

,

不需 要

转换

,



电工 技 术



接将 所 测 温 度 转 换 为 数 字 量
遵 守单 总线 串行 通 信 协 议
,



型传感 器 严格

其信 号 线 可 以 直 接 与 微 控

电池 管理 系统 的软件设 计
电池 又 二值 估 计 程 序 设 计
由于 混 和 动 力 公 交 车 用 电 池 基 本 工 作 在

制器 的一 位双 向

相连



电池 组
电池组

设计
选用 公 司 的 高性 能 数 字 信 号 处 理


集 成芯 片 统需 要 控制芯 片



由 于 本 电池 管 理 系

坟 灭 了的 范 围 内

,

很少 出现 充 满电或者放完 电的状
,

个独立 的 个



电池 组


,

,

而 所以
,


需外扩 块 所





如果 单 独 采 用 电 量 累 积 法
,

累积误差将难 以 得到
,

部 只集成 了

控 制器

修正

因此本设 计 采取 电量 累 积法 结 合开 路 电压 法


结构框 图如图

同时 考 虑 充 放 电 效 率 对

,
了的 预 测


温 度 以 及 自放 电 的 影 响

,

完成

电池初始 电

的估计
,

川】 】

叨 尺

当 电池 的工 作 电压 转 为 开 路 电压 时

系统 将 自

动记 录 及〕 和 开 路 电 压 的持 续 时 间
口功

,

即 自恢 复 效


应 的持续 时 间

,

为以后 的

及〕
,

估算做准备
直接调用

初始 记

电池组 总电流





乒 陌 篇


电量 状 态 可 以 由两 种 方 法 获 得 录或 估算 电池 的 静态 电量 状 态
的电池静置时间 的长短
,


及〕

通过控制系统记 录

电 池悦 块 控侧

控侧

初 步 判 断 电 池 的 自恢 复 程
,


电池组




若 自恢 复 程 度 较 浅 电 池 静 置 时 间 小 于
作为本次工作循环 的初 始 电量 状态
,



硬件结构棍 圈

则直接调 用 系 统 记 录 的 上 一 次 电 池 停 止 工 作 时 的


图中

。 二



分 别 采 集 电池 组 总 电 压


总电



若 自恢 复
,



,

用 于 均 衡 器 的启


停控制

,

用 于 电池 模块 控制器


程 度 较 深 电池 静 置 时 间 大 于

则 认为其为开 得到初始

的启


停控制

,

为外扩的
的通 信

,

路电压
电量




根据开路 电压和 仪



的关系

用 于 实现 与整 车 总 线 接 口 的设 计 内

二 一
, ,

。 ,

控制 器 的 电路是 根 据
,




式中

及 灭了 为 电池 的 初 始 电 量



,



为 电池 的 开



版设 计 的 独立

提 供 了对

协议 的完 全实现
,

路电压

,

为 电池的温度



系列控 制 器 包 括
下 改进

半导体 的
并有如

电 池 电 , 的计 , 和 实 时 修 正
初 始 电量 状 态 预 估 算 策 略 的 实 现 法计量 电量提 供 了 前 提 条 件
, ,

控制 器所具 有 的 相 同功 能 接 收 中断 在 运 行 中 改 变 特性


也 为使 用 累积

使 累积 法 可 以 在 不 同 的

增强 的
器 于 扩展 格式

扩展 的验 收 滤 波

初 始 电 量 状 态 下 使用 在 车辆运 行 时 义
一 及

, ,



个 滤 波 器用 于标 准 杖格 式
总 线 接 口 硬 件 电路 如 图

个滤 波器用
所示


采 用 电量 累 积 法 进 行 计 量

,









一 了






,

式中


,

为 电池 的剩 余 电 量 爪 为*均温度
,

为充电电流

,

为放 电电流
,
?

,

为使用时间



,



仪 二 为充 电效 率

是 当前 温 度 和 充 电倍 率 的
,


控 侧

述军些 卜 工

?

】十

,

函数





,

为 自放 电 电 量


为* 均 温 度 毛 和 电





,



池使用 时间 的 函数
? ?





为 了适 应 混 合 动 力 公 交 车 电 池 工 作 条 件 随 机 性 强


的特点
洲几 几 五

,

建立 了 电池 在 各 种 条件 下 的 充放 电 效 率数 据
,

?



?









,

对应 不 同 的 条 件

由控 制程 序查 询相 应 的数据
,

,



……
,

?



自动 选 择 对 应 的 充 放 电 效 率 所示


将不 同条件 下 的充


放 电电量折算 成标 准 条 件 下 的 标 准 电量
… …侧 十
【 …创 一 厅
?

软件 流程 图

如图

通信 程序 设计
通 信程序包 括 初 始 化 程 序 和 主 循 环 程 序
,

其流程



总 线接 口硬件 电路 圈

图如图

所示



电工 技术


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