3  IBS设计应用
    3.1结构框架
    IBS与整车电气架构的系统工作框图见图16、简要介绍了IBS在整车电气系统中的使用以及控制思路。图17是IBS的硬件原理框图。



    IBS系统目前有成熟的芯片支持开发和设计，软件开发的关键在于蓄电池状态的算法如何选择，软件可参考第2章的估算模型进行。飞思卡尔的MM9Z1 638基于CAN/LIN的传感器芯片可作为载重汽车24 V系统，该芯片可以同时测量电池电流和电压，确定SOC、SOH和其他参数。集成式温度传感器采用紧密贴近电池的设计，可以测量电池的温度，工作温度－ 40～125℃，低功耗模式可以设置，具有自动电池状态监测和先进的唤醒功能。芯片见图18。

    ADI也推出了自己的低功耗带LIN通信的芯片解决方案，ADUC7039是一款适用于在12V电池监控的完整系统解决方案，集成了所有在各种工作条件下对电池SOC、 SOH、电流、电压和温度进行精确智能监控、处理和诊断等必需的功能，该芯片可用于24 V载重汽车系统中，额定工作温度范围：－40～115℃。芯片见图19。


    3.2产品实施
    基于3.1部分开发应用了一款IBS，如图20所示。该传感器是基于ADUC7039芯片解决方案开发的成熟产品，是一个24 V系统，目前已在重型载重汽车上进行了装车试验验证。该SOC估算采用基于经验方程的传统辨识模型SOC估算方法，在监测过程中结合安一时法和开路电压法来判断实时SOC值及实时变化率。使用该IBS产品后，用户可实时监控电池状态，提高蓄电池安全性和寿命，减少更换电池成本。在对车辆使用的检测过程可实现如表4所述功能。图21为测试现场，对现有车型的135 Ah和120 Ah蓄电池状态进行测试。





    静态时，IBS监测到静态电流56 mA，和电平衡试验数据基本相同，满足SOC校准条件。起动瞬间蓄电池放电电流320 A左右，试验过程中充电电流不断减小，平均值约15A。发动机工作时，蓄电池电解液温度随着充电过程而增加。
    充放电过程中，蓄电池SOC变化不大，以阶梯积分方式显示。充放电过程SOH为100%，显示蓄电池尚未老化。
    发动机多次起动后，在整个监测过程中，蓄电池SOF随电池内阻变化小范围波动。发动机可在下次正常起动，SOF反映的电压和内阻均在要求范围内，电压在12.1～12.3 V之间变化，由图12和图13电平衡试验的起动电压和起动电流计算线路内阻为0.00235Ω，起动电路内阻0.01 386Ω，得到蓄电池内阻Ri=0.011Ω，与式（12）理论计算的蓄电池内阻值0.0107Ω接近。
    综上，IBS 24 V产品能够准确测量电池U、I、T各种参数，并估算出SOC、 SOH、 SOF状态；试验中蓄电池充电15 min后，SOC值从60.90％上升到63.40%，正确反映SOC随充电电流对时间的积分变化规律；SOF随电池内阻的变化在小范围波动，能正确反映电池当前的起动能力。在实际应用过程中，主机厂只要对IBS写人蓄电池工作环境温度在－30 ℃、25℃ 、 70℃时，SOC从0%～100％时的蓄电池开路电压U0等信息，即可完成软件设定。

    4 系统控制及显示
    参考图1和图16的思路，提出如下规范要求与整车控制系统配合，进行电源管理。IBS与整车电气系统组成整车电源管理系统（BMS） 。IBS根据检测到的参数通过查表，对SOC、SOH和SOF做出判断，并将相关信息通过CAN/LIN总线发送给仪表上显示，对驾驶员进行声音和视觉提示。系统精度要求如表5所示，监控流程如图22所示。

    5 总结
    通过对蓄电池的SOC、 SOH和SOF的理论分析，结合SOC的建模算法进行了实际的IBS设计应用，试验验证IBS的设计应用可行性。IBS与整车电气系统组成整车电源管理系统（BMS ），可实现整车电源管理的智能化功能。结合车联网终端可实现后台监控，解决起动机无法正常起动、空调独立暖风工作、电气系统供电不足，避免车辆静置过长蓄电池自放电严重等问题。

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