車載蓄電池作為新能源電動汽車的核心,直接關系到車輛壽命、行駛里程、車輛經濟性、安全性,這一切又取決于電池管理系統的性能。而電池管理系統監控的準確性、執行動作可靠性則依賴各類傳感器,故對于傳感器技術的研究與分析尤為必要。
一、新能源電動汽車電池管理系統
電池管理系統(Battery Management System,簡稱BMS)是監控車用蓄電池的電壓、電流、負載、溫度等狀態,并能為其提供安全、通信、電芯均衡和管理控制,提供同應用設備通信接口的系統,如圖1所示。BMS具備監控蓄電池系統總電壓、電流數據,獲取單體電池、電芯組、電池模塊電壓,掌握電池包內溫及其形態等數據。它主要由3個部分構成,包括硬件架構、底層軟件以及應用軟件。
1.1硬件架構
BMS硬件包含CPU、電源和采樣IC、隔離變壓器、CAN模塊、EEPROM和RCT等,其核心是CPU。BMS硬件結構如圖2所示,集中式、分布式是BMS硬件的拓撲結構。集中式把電子部件歸納在板塊內,采樣芯片由菊花鏈接主芯片通信,鏈路簡單,成本低廉,缺點是穩定性不足。分布式由主板、從板組成,系統配置靈活,通道利用率高,適用于各類電池組,缺點是電池模組數量不足時造成通道浪費。
BMS的主控制器具備處理上報來的信息、綜合判斷電池運行情況、實現控制策略并處理故障信息功能。高壓控制器具備收集上報總電壓、電流,并為主板提供載荷情況(SOC)、健康狀況(SOH)所需數據,實現預充電、絕緣兩項檢測功能。從控制器具備單體電池信息采集上報,擁有動平衡功能,可以保持電芯的動力輸出一致性。采樣控制線束具備同時在每一根電壓采樣線上添加冗余保險功能,可避免電池外部短路故障(圖2)。