资料介绍
HEV动力蓄电池的管理一直是混合动力电动汽车HEV发展过程中的一个非常关键的问题[1]。有效的电池管理系统在提高蓄电池寿命的同时,可以及时准确地估计蓄电池的剩余容量,当电池出现不一致性时对电池进行均衡控制,保护蓄电池。现有电池均衡控制方案大多以电压均衡作为标准,低电压电池的充电电流变大些,高电压电池的充电电流变小些。以电压的差异来衡量电池容量进行均衡控制,在一定范围内能起到均衡的效果,但实际情况中,由于单个电池内部结构的差异,在放电过程中,各单个电池表现出的电压方差值可能不同,方差大的电池电压可能小,但剩余容量却大,以电压一致为均衡目标的系统不但没起到均衡作用,还造成不一致性现象加重。因此本论文提出基于电功率K值作为衡量电池差异的方法。
1 基于电功率的电池组均衡充放电控制策略
电池组充放点均衡控制原理示意图如图1所示。电池组由E1,E2……En 串联而成,电池组通过逆变器对电动机供电,发电机G电压通过AC/DC转换后,可向电池组充电,Kc为控制充电开关,DC/DC模块由电池组或者发电机提供能量,其输出电压为单体电池电压,对均衡器进行供电,均衡器由电池管理模块控制,能控制对单体电池均衡的能量值。
电池管理模块采集单体电池电压,电池组电流,温度值,计算出单体电池的电功率K值,并计算不均衡度,当检查到有某个电池Ei容量较低后,电池管理模块计算出相应的均衡力度,通过控制输出开关量Ki的占空比,调节均衡器对电池的均衡力度。
2 电池均衡控制实验系统
基于功能和成本考虑,电池单元模块采用AT89S51系列单片机,电池组管理系统采用AT89S8053系列单片机。AT89S51具有如下特点:40个引脚,4 KB Flash片内程序存储器,128 B的随机存取数据存储器(RAM),32个外部双向输入/输出(I/O)口,5个中断优先级2层中断嵌套中断,2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口,看门狗(WDT)[2]电路,片内时钟振荡器。
通过寄存器WMCON可以方便设置看门狗时钟周期(16~2 048 ms),以及对EEPROM进行读写操作。
1 基于电功率的电池组均衡充放电控制策略
电池组充放点均衡控制原理示意图如图1所示。电池组由E1,E2……En 串联而成,电池组通过逆变器对电动机供电,发电机G电压通过AC/DC转换后,可向电池组充电,Kc为控制充电开关,DC/DC模块由电池组或者发电机提供能量,其输出电压为单体电池电压,对均衡器进行供电,均衡器由电池管理模块控制,能控制对单体电池均衡的能量值。
电池管理模块采集单体电池电压,电池组电流,温度值,计算出单体电池的电功率K值,并计算不均衡度,当检查到有某个电池Ei容量较低后,电池管理模块计算出相应的均衡力度,通过控制输出开关量Ki的占空比,调节均衡器对电池的均衡力度。
2 电池均衡控制实验系统
基于功能和成本考虑,电池单元模块采用AT89S51系列单片机,电池组管理系统采用AT89S8053系列单片机。AT89S51具有如下特点:40个引脚,4 KB Flash片内程序存储器,128 B的随机存取数据存储器(RAM),32个外部双向输入/输出(I/O)口,5个中断优先级2层中断嵌套中断,2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口,看门狗(WDT)[2]电路,片内时钟振荡器。
通过寄存器WMCON可以方便设置看门狗时钟周期(16~2 048 ms),以及对EEPROM进行读写操作。
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