微型纯电动汽车电池管理系统的设计

本文基于与企业合作的微型纯电动汽车课题平台,针对铅酸电池组的管理展开工作,力图认识并解决样车能量管理系统的设计、使用中的实际问题。 本文在分析各种SOC估算方法优缺点的基础上,采用安时积分法和开路电压法对SOC进行估算。开路电压法可以对电池SOC初始值进行校正。安时积分法可以计算出电池充放电过程中增加或者减少的电量,从而计算出电池实时的SOC值。 根据电池管理系统的设计要求,本文选用PIC18F4580作为电池管理系统的控制器。采用电压传感器和电流传感器采集电压和电流信号,经过信号调理电路输入到单片机的A/D口,通过采集到的电压信号、电流信号和温度信号对SOC进行估算。通过CAN总线与整车控制器进行通讯。采用LCD1602对电压、电流、温度、SOC值等数据进行显示。 本文对电池组均衡管理和热管理进行了设计,均衡管理采用电阻均衡方法,以电池组中最低模块电压作为均衡标准,通过消耗电压比较高的电池的能量,最终使各电池之间的电压达到一致。电池管理系统采用导热油作为传热介质,通过控制冷却风扇和电阻丝对导热油进行冷却或加热,再由导热油与电池组进行热交换,采用这种方式可以使电池组工作在最佳的温度下。 本文的软件系统是在MPLAB环境下进行开发的,软件系统采用模块化的方式进行设计,主要包括定时器模块、A/D模块、CAN通讯模块、DS1302模块和DS18B20模块等等。单片机上电后首先对各个模块进行初始化,完成初始化后,将进入循环程序。于循环程序中根据采集到的信号进行SOC估算、均衡控制和温度控制。 本文还采用MATLAB/SIMULINK对SOC算法进行仿真,仿真结果表明本文设计的电池SOC算法是正确可行的。 最后将铅酸蓄电池组与电池管理系统连接起来进行系统调试、试验。试验结果表明电池管理系统可以对电池的电压、电流信号进行采集,可以实现SOC的预测。