电动汽车蓄电池组的状态参数主要指各电池工作时的端电压、 电流、 温度和内阻; 为了及时了解各电池的状况及剩余电量,我们以教练用纯电动车为依托, 设计了一套能量管理系统。 详细研究其核心部分———状态参数监测部分, 实现电压、 电流、 温度、 电阻信号的实时采集, 然后基于开路电压法与安时累积法, 运用一定的算法估算出SOC, 并且换算成剩余续驶里程, 最后将相关参数在仪表上实时显示。
The main state parameters of the EV’s battery packs refer to terminal voltage, current, temperatureand resistance at work. In order to get informed the state and remaining power of battery, an energy managementsystem is designed according to the pure electric training vehicle. The voltage, current, temperature and resistancesignals can be collected and displayed in real time through SOC evaluation based on the open-circuit voltage methodand the AH accumulation method.
传统驾驶员培训教练车绝大部分时间都处于低档位、慢车速状态,油耗高、排放污染严重,而电动汽车在行驶过程中具有近乎零排放, 不消耗石油等特点,已经得到大部分车辆生产商的青睐。因此,将燃油教练车改为纯电动教练车具有非常可观的实用意义与经济意义。
本文教练用纯电动车由驾校常用车SANTANALX改制而成, 改制后其组成同燃油车相同, 包括能源及驱动部分、底盘、车身与电气设备,能源及驱动机构作为其核心由电机驱动机构、辅助系统与能源系统三部分组成。另外该类车可以白天工作晚上充电,根据实际调研结果确定了该车日工作量所需能量,通过匹配确定了所需电池块数和型号。通过综合分析,我们采用了满足研究要求且成本相对较低的铅酸蓄电池4-D-135, 其额定电压8 V, 额定容量135 Ah。
蓄电池作为该车能量的惟一来源,为将有限的能量发挥到最大化、 及时了解蓄电池组的电量状态, 我们设计了一套能量管理系统, 对蓄电池的运行参数进行适时在线监测, 并将蓄电池参数检测系统同电动机等动力监控系统相结合。
蓄电池性能状态主要由电压、 电流、 容量和内阻来体现,为了实现该系统的管理控制功能,我们需要选择恰当的方法对上述4个参数进行测量, 并予以显示, 方便驾驶员或检修人员得知电池组状况,及早地判断出故障电池;然后通过一定的算法计算出电池的荷电状态SOC、 估计续航里程, 并将结果传给显示仪表;同时将上述所测信号及SOC值输送给控制器,实现统一管理和对整车的控制;最后, 当蓄电池状态参数及SOC值超过设定值时应实现报警功能。
通过综合分析,最终得出各参数的以下测量方法和对SOC的估算方法。
1 参数监测方法
电池参数测量作为能量管理系统的核心任务,其主要功能是对电池电压、电流、温度及内阻数据进行采样,对电池的荷电状态SOC进行准确的预测并估计续驶里程。另外,为了方便管理及扩展,我们将电压、 电流、 内阻及温度的测量进行模块化。
1.1 电压测量
为避免电池的不均衡性导致的局部过充或过放所引起的安全问题, 为了借助电压差异尽早预测故障电池, 要求监测系统必须对电池单体及几个单体电池组的电压进行测量。 另外, 控制器可利用电压信号实现相关的修正, 及对电池放电电流和电机等的控制。
常见电压检测方法有分布检测法、 集中检测法、 分布/集中检测法、 巡检法等。 集中检测法引线多而长、 布线复杂, 从而易引入干扰、 线阻较大、影响测量精度, 安全性不好, 集中检测法通常用于蓄电池个数较多的检测系统中。 由于该教练车电池块数少, 我们无需考虑由于模块多而造成费用高的问题, 从设计简单明了和测量准确稳定的角度, 可以采用分布检测法实现对各块蓄电池的电压测量。巡检法技术成熟, 成本低, 解决了由于运算放大器等芯片的参数不均匀而引起的一致性差的问题。 综合分析, 针对实际情况, 分布检测法、 巡检法均可采用, 两者具体介绍如下。