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浅析满大街的电动车的电池是如何驱动电动车的
来源:www.nyjiaming.com 发布时间:2019年12月12日
   由于轿车电气化的水平开展,乘用车用电池处理系统,未来可以在低压发动电池(12V&48V)和高压HEV电池(1kwh~1.5kwh)和PHEV电池(4~18kwh)和BEV电池(20~85kwh)等电池系统里面看得到。低压系统和高压系统差异很大。电池系统差异在各个车厂和各个运用渠道之间都比较大,各个企业有自己的风格,本文首要通过对不同厂家的产品做资料分析,依据各个车厂未来运用的内部的电池处理系统按照现在的模块化战略,来整合分析电池处理系统。应该说未来锂电池批发厂家规划理念的演化,使得高压电池系统是有必定的相似性的,这儿首要叙述高压电池包里面的电池处理系统的一些情况。整篇文章将包括电池处理系统结构、会集式处理系统案例分析、分布式处理案例分析和产品规划的几点考虑几个部分。限于自己的水平缓对案例的认知有限,难免有些差错或许差错,在这儿仅是抛砖引玉,请各位读者海涵。 
   第一部分 电池处理系统结构 

   电池处理系统有三种不同的构型,我们可以称为会集式处理 

   b)或许转移至配电盒转移的功用 

   · 高压测量 

   · 继电器控制和确诊 

   · 电流测量 

   c)或许转移至整车控制器的功用 

   · 充电控制 

   · 热处理控制 

   第二部分 会集式LEAF处理系统案例分析 

   日产的工程师采取了传统会集式的典型安排,这是技术演进的效果(日产从上世纪90年代开端接连检验实验车Prairie EV、Altra EV和Hyper Mini),更像是对原有的HEV电池包进行优化。在整个模块里面,一切的模组都是由BMS直接搜集并选用传统的配电盒处理。 

   BMS功用:设备在24个模块的侧边,通过6个接插件来联接电池模组内部,电池包配电盒还有车外的联接。 

   电池内配电盒:这个配电盒类似于混动配电盒,仅包括主正、主负、预充继电器和预充电阻。 

   电流传感器:电流传感器是独立设备的。 


   BMS的电路结构如下图所示,可以看出搜集48个模块的96个通道的单体电压,所以整个采样部分鳞次栉比。这样的规划,是很难完结较大电流的被逼均衡的算法,事实上,这儿也没有采取很大的电阻做法。 


   用了松下的继电器,这块由于松下长时间的技术演进却是没有什么意外的,这儿需求留心的是,配电盒有着很强的噪声按捺的规划要求。 


   总的来看,以LEAF为代表的会集式电池处理系统,在电池系统的运用中有着很多的运用束缚。 

   第三部分 分布式I3处理系统案例分析 

   典型的分布式架构,我们可以拿宝马的系统来看,这套系统从BMW与A123协作Active Hybrid(3,5,7)系列车型就开端用了,后续在I3和I8的电池系统的电子系统中沿袭。 

   CSC 功用:模组侧边设备,完结了单体电压搜集、电压备份的功用和温度搜集。首要的芯片为LT6801和6802G-2,通过Freescale的单片机通过总线传送出去了。 

   BMU 功用:这是非对称结构的MCU安排,在BMU里面完结了绝缘测量、HVIL的功用。 

   S-Box 功用:这儿是完结了继电器、预充电阻、电流测量等一体化的规划。 


   由于CSC有足够的空间来安排搜集芯片、备份芯片、均衡电阻,所以即使系统在三防漆处理之后还可以完结56欧的均衡,散热这块的规划相对简略一些。 

   CSC的功用安全规划也做了精心的考虑,选用CAN信号的光耦耦合输出;一同内部选用运放比较器比较MCU处理过充信号和备份芯片的办法来独立发送过充等功用安全信号。侧边设备的办法,使得各种长方和正方的模块规划显得游刃有余,相比较而言,iMIEV和A3 PHEV的模组上方的规划对模组规划仍是有一些束缚的,

   总的来看,电池系统模组化的趋势比较显着,分布式的CSC模块直接设备在模组上方,将电池采样线规划进一步简化。 

   第四部分 产品规划中的考虑 

   1)BMS的寿数规划对应的作业时间分析 

   传统的轿车,其实本质上HEV的作业机理和传统轿车相同,我们可以将时间区分为:a)上车之前的时间:从芯片厂家出来运输到PCBA的组装厂,成为部件产品,然后运送至整车企业组装厂待上车b)作业时间,也就是开车的时间和c)非作业时间。 

   我们就按照SAEJ1211里面的两个例子Door Module 8000小时作业时间 79600非作业时间(Sleep形式)和变速箱控制器 (6000小时/125400小时=131400小时)。对于BMS来说,HEV的情况下,也是相同的,作业时间最高不超越8000小时就够了。充电的车辆呢,问题来了,在引擎关闭的状态下,还有个充电状态。现在我们把估计从头调整一下,假设按照国外的寿数规划要求,15年的车辆预期寿数,可以初步估计为8000 小时 1.46小时每天的开车时间和10950~32850小时 2~6小时每天的充电时间。充电的时分,BMS部件都得作业啊,这个问题就变成了,不只仅是开的路程多用的时间长的人对整个BMS系统的寿数形成重度的影响,充电慢的相同。 

   那我们换一个视点来看,假设是在我国,一个客户预期的寿数是8年,按照50KM的视点,一般需求配备12度电左右,我们再估算一下运用时间的分配。形式2 220V AC &8 A 输入1.7KW 电池系统1.5KW 充电时间为8小时,形式3 220V AC&16 A 

   输入3.3KW 电池系统3.0KW 充电时间为4小时=>5840 小时 2小时每天的开车时间+116800~23360小时 4~8小时每天的充电时间。 

   2)环境负荷分析 

   电池处理系统,由于有高压部分和低压部分,根本上原有电控单元需求做的12V的电气实验和电气要求都要有,又由于整个电池系统往底盘和车架上装的趋势很显着,机械应力规划要求也不低。环境这块,同样是设备条件的作业,假设电池包规划的好一些,或许压力小一些。 

   a)环境规划要求 

   要有防水功用,这不只包括电池包IP等级由于密封胶老化,也是考虑内部有凝露或许是内部冷却液走漏形成,电池系统进液体缺点。考虑到我国的城市下水道问题,这个作业要比国外大城市运用更苛刻。 

   要有防盐雾和湿热功用,电池系统由于带盐分的空气湿热交变的凝露,发作腐蚀或许绝缘下降等缺点。 

   b)电特性要求: 

   一切的隔离电路部分的抗电强度大于2000V,绝缘电阻大于10MΩ, 爬电间隔满足IEC要求。 

   EMC见下表 

   满足电缺点要求,电源反接、防电源短路、防对地短路、防过压和防引脚短路。 


   3)软件系统规划 

   我对整个软件系统的规划陌生一些。总的来看,BMS的中心价值不只仅在相关算法上,离线的电池模型建立和电池寿数猜测,也会对BMS内部的软件系统发作很深化的影响。这块限于篇幅,这儿不展开了,往后有时机再一一介绍。 

   全文小结 

   1)本文仍是对乘用车用BMS做一些论述,实践产品规划中整个规划是更慎重和详尽的,这儿更多的仍是提一些概要。 

   2)电池处理系统的技术仍是和电池模组规划和电池包的规划是强相关,现在处于演化快速阶段,这些老的规划概念,也只能作为一个参看。 

   系统、半分布式处理系统和分布式处理系统。 



   1)会集式处理系统(大BMS办法):这种处理架构,是将一切的搜集单体电压&电压备份和温度的单元全部会集在一块BMS板上,由整车控制器直接控制继电器控制盒。大部分低压的HEV都是这样的结构,PHEV和EV典型的运用如LEAF、Cmax等。这样做的长处,是相对而言比较简略,本钱较低,由于搜集备份在同一块板上,之间的通讯也简化了。缺点当然是很显着的,单体采样的线束比较长,导致采样导线的规划较为凌乱,长线和短线在均衡的时分导致额外的电压压降;整个包的线束排布也比较费事一些,整块BMS所能支撑的最高的通道也是有限的。这种办法本钱低,可是适用性也比较差,性能有些地方无法确保,只能适用于较小的电池包。 

    2)分布式处理系统(BMU+多个CSC办法):这种是将电池模组(模组和CSC一配一的办法)的功用独立分离,整个系统形成了CSC(单体处理单元)、BMU(电池处理控制器)、S-Box继电器控制器和整车控制器,三层两个网络的办法。典型的运用如德系的I3、I8、E-Golf和日系的IMIEV、Outlander和Model S。长处是可以将模组安装进程简化,采样线束固定起来相对容易,线束间隔均匀,不存在压降纷歧的问题;如后面分析的那样,当电池包大了往后,这种形式就很有优势了。缺点是本钱较高,需求额外的MCU,独立的CAN总线支撑将各个模块的信息整合发送给BMS,总线的电压信息对齐规划也相对凌乱。这种计划系统本钱最高,可是移植起来最方便,属于单价高开发本钱低的典型,电池包可大可小。 

   3)半分布式处理系统(BMU+少数大CSC办法):简略一些来说,这就是两种形式的退让,首要用于模组排布比较共同的包上,典型的运用如Smart ED和Volt。这是一种是将电池处理的子单元做的大一些,搜集较多的单体通道,这样做的优点是整个系统的部件较少,可是需求留心的是这种办法优势不太显着,首要是部件不少而且功用会集度也高一些,是三种计划里面本钱较高的计划。 


   可以说,假设将整车控制和电池处理系统的放在一同来看的话,整个功用分配会更加完整一些。当功用进行区分结束之后,我们可以进一步对各个部件进行硬件和软件的定义。总的趋势变化: 

   a)BMS+BMU 单元肯定会保存功用 

   · 单体相关的功用(电压、温度测量和备份、均衡) 

   · SOx的算法和功率束缚 

   · 对VCU的通讯 

   · 本身的确诊和少数的记录 

   ·绝缘检测 

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