电池管理系统在整个电池包热控制里面,一般的作用是汇报温度,以及流体入口和出口的温度,检测电路与单体检测类似。
1.5 电流测量
电池包的往往仅在单体这一层级做并联(最极端的是特斯拉的小电池的75个并联),电池包内的单体串联给整车提供电能,所以一般只需要测量一个电流。电流测量手段主要分两种智能分流器或霍尔电流传感器。由于电池系统需要处理的电流数值,往往瞬时很大,比如车辆加速所需要的放电电流和能量回收时候的充电电流,因此评估测量电池包的输出电流(放电)和输入电流(充电)的量程和精度,这是一件需要仔细检查的工作。电流是引起单体温度变化的主要原因,作用在内阻和化学发热一起构成了电池发热;电流变化的时候也会引起电压的变化,与时间一起,这三项是核算电池状态的必备元素。
霍尔传感器一开始日系混合动力车上用的较多,现在慢慢有智能的分流器完成电压和电流的采样,通过串行总线传输,甚至可以在里面实现SOC的估算。
图6 两种电流传感器
2、绝缘电阻检测电池管理系统内,一般需要对整个电池系统和高压系统进行绝缘检测,比较简单的是依靠电桥来测量总线正极和负极对地线的绝缘电阻。现在在电池包里面用的比较多的是主动信号注入,主要是可以检测电池单体对系统的绝缘电阻。
图7 被动绝缘检测
3、高压互锁检测(HVIL)高压互锁的目的是,用来确认整个高压系统的完整性的,当高压系统回路断开或者完整性受到破坏的时候,就需要启动安全措施了。
a)HVIL的存在,可以使得在高压总线上电之前,就知道整个系统的完整性,也就是说在电池系统主、负继电器闭合给电之前就防患于未然
b)HVIL的存在,是需要整个系统构成的,主要通过连接器的低压连接回路上完成的,电池管理单元一般需要提供电路的检测回路。
HVIL源有三种不同的方式,5V、12V和PWM波。
这里的电路很大的一块是有ASIC完成的,下图8表征了不同ASIC电路。
图8 ASIC电路的发展
[pagebreak] 第二部分 状态估计功能1、SOC和SOH估计
电池系统中最核心也是最难的一部分就是SOC和SOH的估计。SOC估算常见的有安时积分法(SOCI),和开路电压标定法(SOCV),安时积分最大的问题是随着时间的推移误差会越来越大,开路电压标定的问题是,电池需要在静置很长时间以后的开路电压对应的SOC才是准确的,汽车在行驶的时候采集的电压用来标定SOC那是不准确的。实际的使用中,一般以SOCV为主用SOCI,在实际使用中也在用一定的卡尔曼滤波法,神经网络法来提高SOC的计算,但是限于MCU的运算速度和能力,整个算法的复杂度是有限制的。
图9 SOC和SOH估算