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淺析滿大街的電動車的電池是如何驅動電動車的
來源:www.aspiranteamissdivina.com 發布時間:2019年12月12日
   由于轎車電氣化的水平開展,乘用車用電池處理系統,未來可以在低壓發動電池(12V&48V)和高壓HEV電池(1kwh~1.5kwh)和PHEV電池(4~18kwh)和BEV電池(20~85kwh)等電池系統里面看得到。低壓系統和高壓系統差異很大。電池系統差異在各個車廠和各個運用渠道之間都比較大,各個企業有自己的風格,本文首要通過對不同廠家的產品做資料分析,依據各個車廠未來運用的內部的電池處理系統按照現在的模塊化戰略,來整合分析電池處理系統。應該說未來鋰電池批發廠家規劃理念的演化,使得高壓電池系統是有必定的相似性的,這兒首要敘述高壓電池包里面的電池處理系統的一些情況。整篇文章將包括電池處理系統結構、會集式處理系統案例分析、分布式處理案例分析和產品規劃的幾點考慮幾個部分。限于自己的水平緩對案例的認知有限,難免有些差錯或許差錯,在這兒僅是拋磚引玉,請各位讀者海涵。 
   第一部分 電池處理系統結構 

   電池處理系統有三種不同的構型,我們可以稱為會集式處理 

   b)或許轉移至配電盒轉移的功用 

   · 高壓測量 

   · 繼電器控制和確診 

   · 電流測量 

   c)或許轉移至整車控制器的功用 

   · 充電控制 

   · 熱處理控制 

   第二部分 會集式LEAF處理系統案例分析 

   日產的工程師采取了傳統會集式的典型安排,這是技術演進的效果(日產從上世紀90年代開端接連檢驗實驗車Prairie EV、Altra EV和Hyper Mini),更像是對原有的HEV電池包進行優化。在整個模塊里面,一切的模組都是由BMS直接搜集并選用傳統的配電盒處理。 

   BMS功用:設備在24個模塊的側邊,通過6個接插件來聯接電池模組內部,電池包配電盒還有車外的聯接。 

   電池內配電盒:這個配電盒類似于混動配電盒,僅包括主正、主負、預充繼電器和預充電阻。 

   電流傳感器:電流傳感器是獨立設備的。 


   BMS的電路結構如下圖所示,可以看出搜集48個模塊的96個通道的單體電壓,所以整個采樣部分鱗次櫛比。這樣的規劃,是很難完結較大電流的被逼均衡的算法,事實上,這兒也沒有采取很大的電阻做法。 


   用了松下的繼電器,這塊由于松下長時間的技術演進卻是沒有什么意外的,這兒需求留心的是,配電盒有著很強的噪聲按捺的規劃要求。 


   總的來看,以LEAF為代表的會集式電池處理系統,在電池系統的運用中有著很多的運用束縛。 

   第三部分 分布式I3處理系統案例分析 

   典型的分布式架構,我們可以拿寶馬的系統來看,這套系統從BMW與A123協作Active Hybrid(3,5,7)系列車型就開端用了,后續在I3和I8的電池系統的電子系統中沿襲。 

   CSC 功用:模組側邊設備,完結了單體電壓搜集、電壓備份的功用和溫度搜集。首要的芯片為LT6801和6802G-2,通過Freescale的單片機通過總線傳送出去了。 

   BMU 功用:這是非對稱結構的MCU安排,在BMU里面完結了絕緣測量、HVIL的功用。 

   S-Box 功用:這兒是完結了繼電器、預充電阻、電流測量等一體化的規劃。 


   由于CSC有足夠的空間來安排搜集芯片、備份芯片、均衡電阻,所以即使系統在三防漆處理之后還可以完結56歐的均衡,散熱這塊的規劃相對簡略一些。 

   CSC的功用安全規劃也做了精心的考慮,選用CAN信號的光耦耦合輸出;一同內部選用運放比較器比較MCU處理過充信號和備份芯片的辦法來獨立發送過充等功用安全信號。側邊設備的辦法,使得各種長方和正方的模塊規劃顯得游刃有余,相比較而言,iMIEV和A3 PHEV的模組上方的規劃對模組規劃仍是有一些束縛的,

   總的來看,電池系統模組化的趨勢比較顯著,分布式的CSC模塊直接設備在模組上方,將電池采樣線規劃進一步簡化。 

   第四部分 產品規劃中的考慮 

   1)BMS的壽數規劃對應的作業時間分析 

   傳統的轎車,其實本質上HEV的作業機理和傳統轎車相同,我們可以將時間區分為:a)上車之前的時間:從芯片廠家出來運輸到PCBA的組裝廠,成為部件產品,然后運送至整車企業組裝廠待上車b)作業時間,也就是開車的時間和c)非作業時間。 

   我們就按照SAEJ1211里面的兩個例子Door Module 8000小時作業時間 79600非作業時間(Sleep形式)和變速箱控制器 (6000小時/125400小時=131400小時)。對于BMS來說,HEV的情況下,也是相同的,作業時間最高不超越8000小時就夠了。充電的車輛呢,問題來了,在引擎關閉的狀態下,還有個充電狀態?,F在我們把估計從頭調整一下,假設按照國外的壽數規劃要求,15年的車輛預期壽數,可以初步估計為8000 小時 1.46小時每天的開車時間和10950~32850小時 2~6小時每天的充電時間。充電的時分,BMS部件都得作業啊,這個問題就變成了,不只僅是開的路程多用的時間長的人對整個BMS系統的壽數形成重度的影響,充電慢的相同。 

   那我們換一個視點來看,假設是在我國,一個客戶預期的壽數是8年,按照50KM的視點,一般需求配備12度電左右,我們再估算一下運用時間的分配。形式2 220V AC &8 A 輸入1.7KW 電池系統1.5KW 充電時間為8小時,形式3 220V AC&16 A 

   輸入3.3KW 電池系統3.0KW 充電時間為4小時=>5840 小時 2小時每天的開車時間+116800~23360小時 4~8小時每天的充電時間。 

   2)環境負荷分析 

   電池處理系統,由于有高壓部分和低壓部分,根本上原有電控單元需求做的12V的電氣實驗和電氣要求都要有,又由于整個電池系統往底盤和車架上裝的趨勢很顯著,機械應力規劃要求也不低。環境這塊,同樣是設備條件的作業,假設電池包規劃的好一些,或許壓力小一些。 

   a)環境規劃要求 

   要有防水功用,這不只包括電池包IP等級由于密封膠老化,也是考慮內部有凝露或許是內部冷卻液走漏形成,電池系統進液體缺點??紤]到我國的城市下水道問題,這個作業要比國外大城市運用更苛刻。 

   要有防鹽霧和濕熱功用,電池系統由于帶鹽分的空氣濕熱交變的凝露,發作腐蝕或許絕緣下降等缺點。 

   b)電特性要求: 

   一切的隔離電路部分的抗電強度大于2000V,絕緣電阻大于10MΩ, 爬電間隔滿足IEC要求。 

   EMC見下表 

   滿足電缺點要求,電源反接、防電源短路、防對地短路、防過壓和防引腳短路。 


   3)軟件系統規劃 

   我對整個軟件系統的規劃陌生一些??偟膩砜?,BMS的中心價值不只僅在相關算法上,離線的電池模型建立和電池壽數猜測,也會對BMS內部的軟件系統發作很深化的影響。這塊限于篇幅,這兒不展開了,往后有時機再一一介紹。 

   全文小結 

   1)本文仍是對乘用車用BMS做一些論述,實踐產品規劃中整個規劃是更慎重和詳盡的,這兒更多的仍是提一些概要。 

   2)電池處理系統的技術仍是和電池模組規劃和電池包的規劃是強相關,現在處于演化快速階段,這些老的規劃概念,也只能作為一個參看。 

   系統、半分布式處理系統和分布式處理系統。 



   1)會集式處理系統(大BMS辦法):這種處理架構,是將一切的搜集單體電壓&電壓備份和溫度的單元全部會集在一塊BMS板上,由整車控制器直接控制繼電器控制盒。大部分低壓的HEV都是這樣的結構,PHEV和EV典型的運用如LEAF、Cmax等。這樣做的長處,是相對而言比較簡略,本錢較低,由于搜集備份在同一塊板上,之間的通訊也簡化了。缺點當然是很顯著的,單體采樣的線束比較長,導致采樣導線的規劃較為凌亂,長線和短線在均衡的時分導致額外的電壓壓降;整個包的線束排布也比較費事一些,整塊BMS所能支撐的最高的通道也是有限的。這種辦法本錢低,可是適用性也比較差,性能有些地方無法確保,只能適用于較小的電池包。 

    2)分布式處理系統(BMU+多個CSC辦法):這種是將電池模組(模組和CSC一配一的辦法)的功用獨立分離,整個系統形成了CSC(單體處理單元)、BMU(電池處理控制器)、S-Box繼電器控制器和整車控制器,三層兩個網絡的辦法。典型的運用如德系的I3、I8、E-Golf和日系的IMIEV、Outlander和Model S。長處是可以將模組安裝進程簡化,采樣線束固定起來相對容易,線束間隔均勻,不存在壓降紛歧的問題;如后面分析的那樣,當電池包大了往后,這種形式就很有優勢了。缺點是本錢較高,需求額外的MCU,獨立的CAN總線支撐將各個模塊的信息整合發送給BMS,總線的電壓信息對齊規劃也相對凌亂。這種計劃系統本錢最高,可是移植起來最方便,屬于單價高開發本錢低的典型,電池包可大可小。 

   3)半分布式處理系統(BMU+少數大CSC辦法):簡略一些來說,這就是兩種形式的退讓,首要用于模組排布比較共同的包上,典型的運用如Smart ED和Volt。這是一種是將電池處理的子單元做的大一些,搜集較多的單體通道,這樣做的優點是整個系統的部件較少,可是需求留心的是這種辦法優勢不太顯著,首要是部件不少而且功用會集度也高一些,是三種計劃里面本錢較高的計劃。 


   可以說,假設將整車控制和電池處理系統的放在一同來看的話,整個功用分配會更加完整一些。當功用進行區分結束之后,我們可以進一步對各個部件進行硬件和軟件的定義??偟内厔葑兓?nbsp;

   a)BMS+BMU 單元肯定會保存功用 

   · 單體相關的功用(電壓、溫度測量和備份、均衡) 

   · SOx的算法和功率束縛 

   · 對VCU的通訊 

   · 本身的確診和少數的記錄 

   ·絕緣檢測 

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