机电工程技术

２００７

年第

３６

卷第

０１

期

机电工程技术

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卷第

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期

图

５

充电效率典型曲线

图

２

ＢＭＳ 系统上层 ＥＣＵ 硬件结构框图

史数据进行系统详细的分析 。 通 过 键 盘 的 切 换 可 以 在 显 示

器上显示所需的信息。

ＣＡＮ

控制器选用

Ｐｈｉｌｉｐｓ

公司的

ＳＪＡ１０００

。它是一 个 独

立的

ＣＡＮ

控 制 器

， 特别适用于汽车内电子模块、传感器、

制 动 器 的 连 接 。

ＳＪＡ１０００

同 时 支 持

ＣＡＮ２．０Ａ

和

ＣＡＮＶ２．０Ｂ

定 义 的 帧 类 型

， 本 系 统 中 采 用

ＣＡＮ２．０Ａ

标 准 。 图

３

为

ＣＡＮ

接 口 连 接 图 。 硬 件 电 路 中 使 用 高 性 能

ＣＡＮ

总 线 收 发

器

ＰＣＡ８２Ｃ２５０

是 为 了 增 大 通 信 距 离

， 提 高 瞬 间 抗 干 扰 能

力

， 保护总线， 降低射频干扰 （

ＲＦＩ

） ， 实现热防护等。为

了 进 一 步 提 高 抗 干 扰 措 施

， 在 两 个

ＣＡＮ

控 制 器 之 间 使 用

了 高 速 隔 离 器 件

６Ｎ１３７

构 成 的 隔 离 电 路 。 微 处 理 器

ＡＴ８９Ｓ５２

负 责

ＳＪＡ１０００

的 初 始 化

， 通过控制

ＳＪＡ１０００

实 现

数据通信任务。微处理器可以通过中断方式访问

ＳＪＡ１０００

。

３

关键技术问题及解决方案

（

１

） 均衡充电及解决方案

动 力 电 池 组 是 由 多 个 单 体 电 池 串 联 组 成 的 电 池 模 块

，

由于动力电池组中单个电池 容 量 的 不 一 致

， 通过若干次充

放电循环后电池组会失衡

， 严重影响动力电池组的效率与

安全。造成动力电池容量不 一 致 的 原 因 有 以 下 几 方 面

：

①

生产电池过程中原材料与制 造 工 艺 等 因 素 产 生 的 电 池 特 性

差异

；

②

电池充放电过程中 的 过 充 电 、 过 放 电 会 加 剧 电 池

特性的差异

；

③

电池组使用 过 程 中 电 池 特 性 的 不 一 致 会 不

断 扩 大

， 导 致 电 池 组 失 衡 ， 必 须 采 用 均 衡 充 电 予 以 补 偿 ，

保持每个电池容量的相对一致。

电池容量不一致性 一 般 直 接 体 现 在 电 池 端 电 压 的 不 均

衡上。目前国内外采用的方 案 主 要 有

： 电阻方案、开关电

容方案、独立充电方案。本 文 采 用 电 阻 均 衡 充 电 方 案

， 采

用 充 低 放 高 的 做 法 。 上 层

ＥＣＵ

根 据 下 层

ＥＣＵ

采 集 的 各 单

体电池电压

， 设定单体电池的目标电压值和电压容差并传

送 给 下 层

ＥＣＵ

， 下 层

ＥＣＵ

根 据 此 数 值 选 择 需 对 哪 一 节 单

电池进行充电或放电

， 实现均衡充电。均衡电路原理如图

４

所示。

（

２

）

ＳＯＣ

评估方法

ＳＯＣ

描述电池荷电量 的 数 量

， 是电池使用过程中的重

要参数。确定电池在一定放 电 倍 率 下

， 剩余电量与相同条

件下额定电量的比值

， 是确保电池组安全和电动汽车行车

安全的关键因素之一。电池组

ＳＯＣ

的评估是系统的必备功

能

， 也是最难实现的部分。

目前常用的用于电池

ＳＯＣ

估算的是开路电压法、内阻

法 以 及 库 仑 计 法 。 由 于 电 动 汽 车 的 电 池 组 工 作 在

ＳＯＣ

为

３０％～９０％

之间

， 一般不会出现过充或者过放的状况。目前

国内外公认的较好方案主要 是 库 仑 计 法

， 但是通过实验发

现

， 如 果 单 独 采 用 库 仑 计 法 ， 累 积 误 差 将 难 以 得 到 修 正 ，

ＳＯＣ

的评估会出现较大误差

， 因此有必要采取措施进行修

正。本文采取库仑计法结合 开 路 电 压 法

， 同时考虑充电效

率 以 及 自 放 电 的 影 响

， 完 成 对

ＳＯＣ

的 估 算 。 初 始

ＳＯＣ

采

用开路电压法进行计量

， 即当电池静置

６

个 小 时 以 上

， 认

为其电压为开路电压

， 根据开路电压和

ＳＯＣ

的关系得到初

图

３

ＣＡＮ 接口连接图

图

４

均衡电路原理图

（ 下转第

９５

页

）

研

究与开发