该系统硬件上包括控制电路、通信电路、采样电路、均衡电路及热管理器件等,软件上包括SOC估计算法和均衡算法在内的系统程序。该系统能对电池组中电池端电压、电流、温度等各种状态进行实时监控,准确估测电池组的剩余电量,并对电池进行热管理,控制优化电池的性能参数,从而提高动力电池利用率和电动汽车续航、使用寿命和安全性,降低电动汽车使用维护成本。此外,本项目重点研究了SOC估计算法和电池均衡策略两大技术难点,并实现了高精度的SOC估计算法和高效主动均衡。
本电池管理系统按照工作流程可分为三大部分:电池信息采集部分、电池信息处理部分和电池优化控制部分。三部分循环工作构成控制闭环,首先采集部分对电池电压、电流、温度等信息进行采集;随后信息处理部分对采集到的信息进行分析处理,根据处理结果发送控制信息至控制优化部分;控制优化部分对电池组进行优化后,再由采集部分采集优化后的电池状态信息,如此循环往复,使动力电池组保持最优状态。
本电池管理系统特点:
(1)结构灵活,拓展性强。菊花链结构和采样、均衡算法均支持对一定数量内任意数量的电池管理;(2)数据采样精度、SOC估计精度较高。数据采样采用软件硬件滤波。SOC估计采用具有创新性的前沿算法;(3)采用主动无损均衡和被动均衡结合的方式。主动均衡速度快,电池能量利用率高,采用模块化结构。可仅采用被动均衡,此时电池管理系统成本低,体积小。
动力电池管理系统的主要作用就是对电池组和电池单元运行状态进行动态监控——监测动力电池的电压、充放电电流和电池组温度,估计电池的剩余电量,从而控制电池均衡充放电并对电池组进行热管理,还可与车载监控系统、充电机进行通讯,实现协调控制和优化充电,使电池安全、高效、可靠、长寿命的工作。此外还可广泛应用于航天器、无人机、无人艇等需要动力电池的场合。本项目所研究实现的SOC估计方法可应用于其他所有需要电池荷电状态估计的场合,例如手机、相机等移动电子设备。