电动汽车充放电监控系统及电池管理系统原理介绍
目录
1、充放电设备及其监控系统
2、电池管理系统
原理拓扑
充放电设备及监控系统
充电机
车辆
电池管
理系统
监控系
统
+
-
CANH
CANL
电池组
充放电设备及监控系统
技术特点
1、全部采用高频化设计，主要开关器件采用IGBT（大功率）或MOSFET（中小功率），具有双闭环设计，满足电池充电的恒流限压或恒压限流功能。
同时具有多阶段的控制功能，满足各种电池的充电曲线。
（可存储多种常用充电参数，方便使用）
2、可实现与车载电池管理的通信，完成单体电池充电控制技术和高精度电压控制。
3、可实现远程监控，可完成除开关机以外的充电机（本地）控制功能，可将充电机的运行参数和电池数据发送到监控系统，便于监控系统的数据记录和数据分析。
4、具有独特的主从式并联运行方式，提高充电机的适用性和利用率。
充放电设备及监控系统单体电池控制技术（大容量锂离子、镍氢）
在大容量锂离子和镍氢电池充电过程中，为保证电池安全必须要保证每一节电池的电压不超过上限，常用的电池充电方法采用电池组总电压为控制依据，因为存在电池组的一致性问题，很难保证单体电池不过充。
在小容量电池组中经常采用的均衡技术，因为均衡电路的体积、成本和发热问题很难在大容量的电池组中应用。
利用充电机和电池管理的数据交换，充电机可获得每只电池的单体电压，根据整组电池的最大单体电压对充电电流的大小进行控制，保证充电过程中不会出现单体电池超限的问题。
充放电设备及监控系统
高精度电压控制
充放电设备及监控系统
在电动车辆充电过程中，会有较长的充电输出线和比较大的充电电流，在充电输出线上会有压降，同时充电机输出电压与设定电压会存在1~2%的误差，由于大容量锂离子、镍氢电池的充电平台较平，输出电压的误差可能带来较大的容量差异，为此将电池管理系统测量的电池组总电压作为充电机的限压值，消除充电机本身和线路压降，提高电池组的充电容量。
（电池管理系统测量总电压不存在线路压降、具有较高的测量精度，不大于0.5%）
主从式并联方式充放电设备及监控系统
为提高充电机的适用性和减少设备
投资，专门针对电动车辆充电特性的主从式并联方案。
特点：通常的电源并联方案采用模块并联加入总控系统，一旦系统构成只能作为单一设备运行。
而主从式方案，每台充电机可独立运行，也可并联运行，只需简单的选择充电机面板上的选择开关。
优势是根据电动车辆运行的特点，在日间的补充性充电可采用并联方式，而晚间利用较长的时间采用单台充电，这样可以要最少的充电机数量完成车辆充电需求，同时可更加充电机适用能力，针对不同容量的电池灵
活采用。
充放电设备及监控系统电池维护设备
系统特点
z电池充电和并网逆变放电提高能源利用率
z交流侧采用PWM控制，实现充放电功率因数±1，减少对电网的谐波污染
z采用空间矢量PWM控制（SVPWM）算法，提高电压利用率、实现更好的谐波控制
z直流侧采用双向DC-DC拓扑结构，实现电池的充放电
z与蓄电池管理系统（BMS）实时通信，确保锂电池充电安全
z电池安时记录
实物图片
充放电设备及监控系统珠海大柜体充电机珠海小柜体充电机
电池管理系统系统结构
电池管理系统
主要功能
1、电池单体电压及总电压的检测
2、电池组充放电电流检测
3、电池组SOC估算
4、电池组绝缘测量
5、电池箱温度场控制
6、与车载控制器及显示系统通信
7、与充电机通信，为充电机提供电池充电信息
8、电池组运行和充电电池定时数据记录和故障数据记录
9、计算机运行监控和手持数据设置和数据转储
10、提供电池组故障信息记录电池组使用次数
电池管理系统
电池单体电压及总电压的检测
采用光控ＭＯＳ继电器（无触点、高隔离、长寿命、高速切换），配合高精度的双积分Ａ／Ｄ和高隔离电压电源系统，完成对电池组每节电池的单体电压的检测。
有效去除了电池组高共模电压和累计误差的影响，提高了测量精度，同时有效滤除电池充放电期间交流工频干扰和高频干扰。
主要技术特点
１、采样精度高单体电压测量误差小于0.5%
２、采样速度快１００ｍｓ完成一节电池电压检测
３、高隔离电压控制系统和检测电路之间通过ＤＣ４０００Ｖ耐压测试
４、耐受高共模电压每两个采样点可承受４００Ｖ的电池组共模电压，保证系统安全和稳定性
电池管理系统
电池组充放电电流检测
利用分流器和高精度能量计量芯片完成对电池组充放电电流的检测。
目前通常的高功率系统电流采样基本上是采用隔离式电流传感器（ＬＥＭ模块）方式，这种方案中存在电流传感器线性度差、零漂大热稳定性差等缺点。
检测误差：小于0.5%
电池管理系统
电池组SOC估算
１、针对纯电动车辆
采用安时积分和ＳＯＣ－ＯＣＶ曲线结合方式，结合电池环境温度和电池组使用次数等参数确定。
２、针对混合动力车辆
混合动力车辆对ＳＯＣ估算的要求比较严格，因为整车控制策略需要电池SOC数据参与，为保证电池组的寿命需要将电池组的SOC控制在30%~70%之间。
采用在电池模型和ＳＯＣ－ＯＣＶ曲线基础上，考虑电池极化效应的影响，利用双卡尔曼滤波器同时计算内阻抗和SOC以及内阻抗和SOC误差，消除初始SOC误差。
重点考虑30%和70%两个点的测量。
目前SOC估算误差在8%以内。
电池管理系统
电池组绝缘测量
电池组与车身之间的绝缘测量对车辆和人身安全至关重要，在车辆运行期间必须实时测量电池组和车身之间的绝缘电阻，当绝缘减低到一定程度，必须提示告警信息。
对于电动车辆绝缘测量的难度在于电动车辆电池总电压在一定范围内变化，造成绝缘电阻测量的不准确，针对这一问题改变了常规的电阻分压的测量方法，采用自己发明的专利技术有效克服了电压变化的问题，保证了绝缘电阻的测量精度。
电池管理系统电池箱温度场控制
在电池组串联应用中，电池箱的温度控制非常关键，除了电池安全因素外，电池箱温度的均匀性直接影响成组电池的一致性从而影响电池组寿命。
采用数字式温度传感器，采集电池箱各点温度，并且控制相应的散热风扇起停，并通过CAN 网络提供电池箱温度信息和告警信息。
电池管理系统
电池组运行和充电电池定时数据记录和故障数据记录电池管理系统可在车辆运行和充电期间定时记录电池单体电压、温度、充放电电流、SOC等数据，将数据存入大容量的EEPROM中，可通过计算机读出进行分析。
当电池管理检测到故障发生时，可将故障信息记录到存储器中，便于问题的分析和责任的认定。
EEPROM中还存储电池充放电次数，便于对电池维护和管理提供方便。
每个电池管理系统都有唯一的ID，便于维护和质量跟踪。
所有EEPROM数据可通过专门研发的手持设备读写。
故障信息主要有：
单体电池电压过高、过低、过温、SOC过低、绝缘降低、电池组电池均衡性差等。
电池管理系统
电池管理系统电池管理的通信网络
电池管理系统z北京121示范线
z东风汽车集团
电池管理系统z北京奥运电动大巴
z重庆长安CV11
电池管理系统z其它配套设备。