电池管理系统教学文案
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
高，具有很好的实用性。
单体电压采集方法
❖ (3)隔离运放采 集法
▪ 组成：隔离运算 放大器、多路选 择器等
▪ 应用特点：系统 采集精度高，可 靠性强，但成本 较高
单体电压采集方法
❖ (4)压/频转换 电路采集法
▪ 组成：压/频转换 器、选择电路和 运算放大电路
▪ 应用特点：压控 振荡器中含有电 容器，而电容器 的相对误差一般 都比较大，而且 电容越大相对误 差也越大
❖ （5）卡尔曼滤波法 ❖ 核心思想：对动力系统的状态做出最小方差意义
上的最优估算。 ❖ 适用于各种电池，不仅给出了SOC的估计值，还
给出了SOC的估计误差。 ❖ 缺点：要求电池SOC估计精度越高，电池模型越
复杂，涉及大量矩阵运算，工程上难以实现
❖ 该方法对于温度、自放电率以及放电倍率对容量 的影响考虑的不够全面。
7.3 动力电池的均衡管理
1
掌握能量耗散型均衡管理
2 掌握非能量耗散型均衡管理
❖ 3)降低对动力电池的要求。
▪ 准确估算SOC，电池性能可充分使用，降低对动力电 池性能的要求
❖ 4)提高经济性。
▪ 选择较低容量的动力蓄电池组可以降低整车制造成本 ▪ 由于提高了系统的可靠性，后期维护成本降低
SOC估计常用的算法
❖ （1）开路电压法 ❖ 随着放电电池容量的增加，电池的开路电压降低
❖ 由于动力电池荷电状态(SOC)的非线性，并且受 到多种因素的影响，导致电池电量估计和预测方 法复杂，准确估计SOC比较困难。
电池SOC估算精度的影响因素
❖ (1)充放电电流
▪ 大电流可充放电容量低于额定容量，反之亦然。
❖ (2)温度
▪ 不同温度下电池组的容量存在着一定的变化。
❖ (3)电池容量衰减
使用场合 价格
普及程度
分流器
有
需插入主电路
直流、交流、 脉冲 无隔离
小信号放大、 需控制处理 小电流、控制
测量 较低 普及
互感器
无 开孔、导线传
入 交流
隔离
使用较简单 交流测量、电
网监控 低 普及
霍尔元件电流 传感器 无
开孔、导线传 入
直流、交流、 脉冲 隔离
使用简单
控制测量
较高 较普及
光纤传感器 无 -
单体电压采集方法
❖ (5)线性光耦合放大电路采集法
▪ 应用特点：线性光耦合放大电路不仅具有很强的隔离 能力和抗干扰能力，还使模拟信号在传输过程中保持 较好线性度，电路相对较复杂，精度影响因素较多
基于线性光耦合元件TIL300的电池单体电压采集电路原理图
Hale Waihona Puke Baidu
电池温度采集方法
❖ (1)热敏电阻采集法
▪ 原理：利用热敏电阻的阻值随温度的变化而变化的特 性，用一个定值电阻和热敏电阻串联起来构成一个分 压器，从而把温度的高低转化为电压信号，再通过模 数转换得到温度的数字信息。
▪ 特点：热敏电阻成本低，但线性度不好，而且制造误 差一般也比较大。
电池温度采集方法
❖ (2)热电偶采集法
▪ 原理：采集双金属体在不同温度下产生不同的热电动 势，通过查表得到温度的值。
▪ 特点：由于热电动势的值仅和材料有关，所以热电偶 的准确度很高。但是由于热电动势都是毫伏等级的信 号，所以需要放大，外部电路比较复杂。
和推理，具有较强的自然语言处理能力；
❖ 神经网络采用分布式存储信息，具有很好的自组 织、自学习能力。
❖ 共同的特点：均采用并行处理结构，可从系统的 输入、输出样本中获得系统输入输出关系。
❖ 神经网络法适用于各种电池，其缺点是需要大量 的参考数据进行训练，估计误差受训练数据和训 练方法的影响很大。
SOC估计常用的算法
❖ (1)继电器阵列法
▪ 组成：端电压传感器、继电器阵列、A/D转换芯片、光 耦、多路模拟开关
▪ 应用特点：所需要测量的电池单体电压较高而且对精 度要求也高的场合使用
单体电压采集方法
❖ （2）恒流源法
▪ 组成：运放和场效应管组合构成减法运算恒流源电路 ▪ 应用特点：结构较简单，共模抑制能力强，采集精度
。可以根据一定的充放电倍率时电池组的开路电 压和SOC的对应曲线，通过测量电池组开路电压 的大小，插值估算出电池SOC的值
SOC估计常用的算法
❖ (2)容量积分法 ❖ 容量积分法是通过对单位时间内，流入流出电池
组的电池进行累积. 从而获得电池组每一轮放电 能够放出的电量，确定电池SOC的变化。
t
SOC
▪ 电池的容量在循环过程中会逐渐减少。
❖ (4)自放电
▪ 自放电大小主要与环境温度有关，具有不确定性。
❖ (5)一致性
▪ 电池组的一致性差别对电量的估算有重要的影响。
精确估计SOC的作用
❖ 1)保护蓄电池。
▪ 准确控制电池SOC范围，可避免电池过充电和过放电
❖ 2)提高整车性能。
▪ SOC不准确，电池性能不能充分发挥，整车性能降低
QM
idt
0
QM
SOC估计常用的算法
❖ (3)电池内阻法 ❖ 电池内阻有交流内阻(常称交流阻抗)和直流内阻
之分，它们都与SOC有密切关系。准确测量电池 单体内阻比较困难，这是直流内阻法的缺点。在 某些电池管理系统中，内阻法与Ah计量法组合使 用来提高SOC估算的精度。
SOC估计常用的算法
❖ （4）模糊逻辑推理和神经网络法 ❖ 模糊逻辑接近人的形象思维方式，擅长定性分析
直流、交流 隔离 -
高压测量，店 里系统常用
高 未普及
7.2 动力电池电量管理系统
1 掌握电池SOC估算精度的影响因素 2 掌握精确估计SOC的作用 3 掌握电池SOC估计常用的算法
引入
❖ 电池电量管理是电池管理的核心内容之一，对于 整个电池状态的控制，电动车辆续驶里程的预测 和估计具有重要的意义
电池管理系统
学习内容
❖ 1.掌握动力电池管理系统的功能 ❖ 2.掌握动力电池管理系统电压、电流、温度等参
数采集方法 ❖ 3.掌握动力电池电量管理、电安全管理、均衡管
理、热管理等的实现方法
电池管理系统的功能
❖ 数据采集、电池状态计算、能量管理、安全管理 、热管理、均衡控制、通信功能和人机接口
单体电压采集方法
电池温度采集方法
❖ (3)集成温度传感器采集法
▪ 原理及特点：集成温度传感器虽然很多都是基于热敏 电阻式的，但都在生产的过程中进行校正，所以精度 可以媲美热电偶，而且直接输出数字量，很适合在数 字系统中使用。
AD590
18B20
电池工作电流采集方法
项目 插入损耗 布置形式
测量对象 电气隔离 使用方便性
单体电压采集方法
❖ (3)隔离运放采 集法
▪ 组成：隔离运算 放大器、多路选 择器等
▪ 应用特点：系统 采集精度高，可 靠性强，但成本 较高
单体电压采集方法
❖ (4)压/频转换 电路采集法
▪ 组成：压/频转换 器、选择电路和 运算放大电路
▪ 应用特点：压控 振荡器中含有电 容器，而电容器 的相对误差一般 都比较大，而且 电容越大相对误 差也越大
❖ （5）卡尔曼滤波法 ❖ 核心思想：对动力系统的状态做出最小方差意义
上的最优估算。 ❖ 适用于各种电池，不仅给出了SOC的估计值，还
给出了SOC的估计误差。 ❖ 缺点：要求电池SOC估计精度越高，电池模型越
复杂，涉及大量矩阵运算，工程上难以实现
❖ 该方法对于温度、自放电率以及放电倍率对容量 的影响考虑的不够全面。
7.3 动力电池的均衡管理
1
掌握能量耗散型均衡管理
2 掌握非能量耗散型均衡管理
❖ 3)降低对动力电池的要求。
▪ 准确估算SOC，电池性能可充分使用，降低对动力电 池性能的要求
❖ 4)提高经济性。
▪ 选择较低容量的动力蓄电池组可以降低整车制造成本 ▪ 由于提高了系统的可靠性，后期维护成本降低
SOC估计常用的算法
❖ （1）开路电压法 ❖ 随着放电电池容量的增加，电池的开路电压降低
❖ 由于动力电池荷电状态(SOC)的非线性，并且受 到多种因素的影响，导致电池电量估计和预测方 法复杂，准确估计SOC比较困难。
电池SOC估算精度的影响因素
❖ (1)充放电电流
▪ 大电流可充放电容量低于额定容量，反之亦然。
❖ (2)温度
▪ 不同温度下电池组的容量存在着一定的变化。
❖ (3)电池容量衰减
使用场合 价格
普及程度
分流器
有
需插入主电路
直流、交流、 脉冲 无隔离
小信号放大、 需控制处理 小电流、控制
测量 较低 普及
互感器
无 开孔、导线传
入 交流
隔离
使用较简单 交流测量、电
网监控 低 普及
霍尔元件电流 传感器 无
开孔、导线传 入
直流、交流、 脉冲 隔离
使用简单
控制测量
较高 较普及
光纤传感器 无 -
单体电压采集方法
❖ (5)线性光耦合放大电路采集法
▪ 应用特点：线性光耦合放大电路不仅具有很强的隔离 能力和抗干扰能力，还使模拟信号在传输过程中保持 较好线性度，电路相对较复杂，精度影响因素较多
基于线性光耦合元件TIL300的电池单体电压采集电路原理图
Hale Waihona Puke Baidu
电池温度采集方法
❖ (1)热敏电阻采集法
▪ 原理：利用热敏电阻的阻值随温度的变化而变化的特 性，用一个定值电阻和热敏电阻串联起来构成一个分 压器，从而把温度的高低转化为电压信号，再通过模 数转换得到温度的数字信息。
▪ 特点：热敏电阻成本低，但线性度不好，而且制造误 差一般也比较大。
电池温度采集方法
❖ (2)热电偶采集法
▪ 原理：采集双金属体在不同温度下产生不同的热电动 势，通过查表得到温度的值。
▪ 特点：由于热电动势的值仅和材料有关，所以热电偶 的准确度很高。但是由于热电动势都是毫伏等级的信 号，所以需要放大，外部电路比较复杂。
和推理，具有较强的自然语言处理能力；
❖ 神经网络采用分布式存储信息，具有很好的自组 织、自学习能力。
❖ 共同的特点：均采用并行处理结构，可从系统的 输入、输出样本中获得系统输入输出关系。
❖ 神经网络法适用于各种电池，其缺点是需要大量 的参考数据进行训练，估计误差受训练数据和训 练方法的影响很大。
SOC估计常用的算法
❖ (1)继电器阵列法
▪ 组成：端电压传感器、继电器阵列、A/D转换芯片、光 耦、多路模拟开关
▪ 应用特点：所需要测量的电池单体电压较高而且对精 度要求也高的场合使用
单体电压采集方法
❖ （2）恒流源法
▪ 组成：运放和场效应管组合构成减法运算恒流源电路 ▪ 应用特点：结构较简单，共模抑制能力强，采集精度
。可以根据一定的充放电倍率时电池组的开路电 压和SOC的对应曲线，通过测量电池组开路电压 的大小，插值估算出电池SOC的值
SOC估计常用的算法
❖ (2)容量积分法 ❖ 容量积分法是通过对单位时间内，流入流出电池
组的电池进行累积. 从而获得电池组每一轮放电 能够放出的电量，确定电池SOC的变化。
t
SOC
▪ 电池的容量在循环过程中会逐渐减少。
❖ (4)自放电
▪ 自放电大小主要与环境温度有关，具有不确定性。
❖ (5)一致性
▪ 电池组的一致性差别对电量的估算有重要的影响。
精确估计SOC的作用
❖ 1)保护蓄电池。
▪ 准确控制电池SOC范围，可避免电池过充电和过放电
❖ 2)提高整车性能。
▪ SOC不准确，电池性能不能充分发挥，整车性能降低
QM
idt
0
QM
SOC估计常用的算法
❖ (3)电池内阻法 ❖ 电池内阻有交流内阻(常称交流阻抗)和直流内阻
之分，它们都与SOC有密切关系。准确测量电池 单体内阻比较困难，这是直流内阻法的缺点。在 某些电池管理系统中，内阻法与Ah计量法组合使 用来提高SOC估算的精度。
SOC估计常用的算法
❖ （4）模糊逻辑推理和神经网络法 ❖ 模糊逻辑接近人的形象思维方式，擅长定性分析
直流、交流 隔离 -
高压测量，店 里系统常用
高 未普及
7.2 动力电池电量管理系统
1 掌握电池SOC估算精度的影响因素 2 掌握精确估计SOC的作用 3 掌握电池SOC估计常用的算法
引入
❖ 电池电量管理是电池管理的核心内容之一，对于 整个电池状态的控制，电动车辆续驶里程的预测 和估计具有重要的意义
电池管理系统
学习内容
❖ 1.掌握动力电池管理系统的功能 ❖ 2.掌握动力电池管理系统电压、电流、温度等参
数采集方法 ❖ 3.掌握动力电池电量管理、电安全管理、均衡管
理、热管理等的实现方法
电池管理系统的功能
❖ 数据采集、电池状态计算、能量管理、安全管理 、热管理、均衡控制、通信功能和人机接口
单体电压采集方法
电池温度采集方法
❖ (3)集成温度传感器采集法
▪ 原理及特点：集成温度传感器虽然很多都是基于热敏 电阻式的，但都在生产的过程中进行校正，所以精度 可以媲美热电偶，而且直接输出数字量，很适合在数 字系统中使用。
AD590
18B20
电池工作电流采集方法
项目 插入损耗 布置形式
测量对象 电气隔离 使用方便性