电动汽车电池管理（精选12篇）
电动汽车电池管理 篇1
0 引言
对于电动汽车产业而言, 电动汽车能源供给系统是必不可少的子系统, 一旦电动车动力电池电能消耗到某种程度, 为了保持电动汽车的循环使用, 就必须为电动汽车运行提供能量补给, 即利用充电系统对其动力电池进行电能补充。充 (换) 电站的电池管理控制系统是实现其智能化最重要环节, 也是电动汽车产业化和推广普及的关键条件, 有益于电动汽车产业的长远发展。
1 国内外研究现状
1.1 北京交通大学研制的电池管理系统
在国家“863”计划支持下, 北京交通大学研制了一种电池管理系统, 用于动力镍氢蓄电池监测及管理, 且科技部在2002年12月验收了这个电池管理系统项目。该系统装置的功能如下:对使用过程中出现的故障进行早期的诊断和充电;估量电池的剩余电量;监控电池的运行状态。
1.2 韩国大宇公司电动汽车用电池管理系统
该电池管理系统的功能主要包括:能量管理、安全管理、SOC估计与显示、优化充电、数据采集、电池管理和故障诊断功能。
该系统的组成部分主要包括电池控制单元 (BCU) 、电池报警系统、主充电器、辅助充电器、SOC计算、热管理系统、模块传感器装置和安全模块构成, 其中BCU的作用最为关键, 它是保证整个动力电池正常工作的核心, 其负责实时监测电池工作状态, 并向各子程序系统发送正确的指令。
2 系统充电方式
为了确保电池安全充电和良好的效率, 必须做好电池管理工作, 即选择适应的方法充电, 实时监测电池状态确保电池正常工作, 比较常见的充电方式有三种, 具体如图1所示。
2.1 恒压充电
在全部充电时间里充电电源的电压保持恒定的数值, 且蓄电池端的电流会随着电压的逐渐升高而减少。但恒压充电存在缺点, 易影响蓄电池寿命。
2.2 恒流充电
该充电法需不断调整充电电压, 使充电过程中的电流恒定。恒流充电法控制起来很简单, 但其也存在明显的弊端, 即充电时间长、析出气体多、对极板的冲击大、能耗高、效率低。
2.3 恒压恒流充电
恒流恒压充电方式首先进行恒流充电, 之后当电压达到预定值时转入第二阶段进行恒压充电, 此时电流逐渐减小;当充电电流减小到零值时, 蓄电池中的电量达到饱和。既满足快速充电, 又不对蓄电池的寿命造成不必要影响。
3 系统设计
3.1 硬件设计
电池管理控制系统主要有以下几部分组成:数据采集单元、中央处理单元、显示单元、控制部件 (熔断装置、继电器) 、均衡单元检测部件 (电流传感器、电压传感器、温度传感器、漏电检测) 等组成。其中数据采集单元由温度采集模块、电压采集模块等组成;中央处理单元由高压控制回路、主控板等组成;显示单元由显示板、液晶屏、键盘及上位机组成;几乎所有的均衡模块与检测模块都被设计在一起。如图2所示。
3.2 功能设计
电池管理控制系统功能设计主要包括数据采集、能量管理、安全管理、电池状态估计及故障诊断功能等, 具体如下: (1) 数据采集。该系统的正常运转离不开各数据的支持, 比如采样速率、精度和前置滤波特性等。 (2) 能量管理。 (3) 安全管理。具有防止单体电池过充;监视各参数是否异常的功能。 (4) 电池状态估计。电池状态估算是实现电动汽车功率配置及运行控制的主要参考依据, 它主要包括SOC、SOH两种估算模式。 (5) 故障诊断功能。通过与车辆检测仪器的实时通信来获取故障信息, 为车辆故障的检修提供参考依据。
3.3 控制算法设计
3.3.1 充电终止判断方法
由于电池充满电后若不及时停止充电, 不仅会浪费电能源, 还可能会对电池造成损害, 不利于电池的维护, 因此设计智能充电方案时必须考虑到该问题, 使设计程序充满电后对充电机进行合理的控制, 确保在充满电后电池管理系统能够对充电做出指令停止充电。
用电压电流曲线斜率法对充电是不是已经停止来判断。这个方法把电压曲线率是某个值的时候认为是终止。在如图3所示中能够知道电池在恒值电流的时候U增加的很快, 中间是一个很平和的时间段, 直到电压改变到一定程度时, 必须终止充电, 否则可能出现过度充电的现象, A点是充电终止点。
3.3.2 智能充电控制流程
智能充电控制流程举例如下:假设系统检测电池组电压和Uol, 对应充电电压曲线上的A, 充电电流曲线上的B两点, 对应时刻为t1, 那么此时智能充电系统就只需要按照t1以后的充电曲线 (如图4) 对蓄电池进行充电直至正常充电结束, 假设充电结束时刻为t2, 则整个充电时间Δt=t1-t2, 并做出记录。
智能充电系统在正常充电中, 通过检测蓄电池的状态, 可以判断出在充电过程中蓄电池是否存在异常情况及极化现象, 一旦发现异常情况, 还能够及时的采取修正措施。不仅如此, 智能充电系统还能够实时监测蓄电池组的状态, 实时保护充电电路。
3.3.3 基于PID的充电控制算法
PID控制具有工作可靠、稳定性好、结构简单等优势, 比较适用于那些系统参数无法准确获得或者数学模型无法构建的情况。而智能充电系统的电流、电压以及温度都会随着运行状态实时变化, 数学模型复杂。在多段恒流充电与脉冲充电相结合的充电过程中, 必须把采样参数和设定参数两两对比, 基于对比后的差值进行移相角输出的控制, 这样才能达到对充电算法进行控制的目的。综合来看, 不完全微分型PID控制方法无疑是最佳选择。
不完全微分型PID的表达式如公式所示:
U2N是指不完全微分的相, a*是比1小的数。
不完全微分PID具有很多优势, 能够将大的微分作用平滑输出, 真正发挥微分作用, 但不完全微分PID并不是十全十美的, 还可以采取措施实施进一步完善和改进。
积分分离算法的具体做法如下:
其中, 参数a的大小根据郧, 乃, 殇以及被控对象综合考虑确定。
通过利用积分分离算法对PID进行改进, 进一步完善和提高了PID的控制调节品质, 使其价值实现了最大化。
3.4 软件设计
软件采用的是ARM语言来编写程序, 程序的功能主要包括以下方面:
3.4.1 SOC的计算程序
该程序与所有的程序相关, 任何一个程序都离不开SOC, 它是所有软件中最必不可少的, 所有的环节都涉及到SOC。
3.4.2 数据采集的程序
通过利用DSP主控制芯片的I/O口来控制所有芯片的采集电路, 确保主控芯片的A/D转换口能够接收到所有的模拟信号。
3.4.3 电池状态判断程序
分析办理采集到的数据, 判断电池是否存在异常情况, 若发现异常情况, 能够及时采取修正措施。
4 结束语
该文设计开发的电动汽车电池管理控制系统, 通过实际使用验证具有:实时监测各种运行参数、故障诊断报警和热管理等功能, 系统精度高、稳定可靠、安全运行周期长, 并已在电动汽车研发厂家的电池管控系统设计得到较为广泛应用, 现相关研发单位与国家主管部门正积极制定技术标准规范, 为优良的电动汽车电池管理控制系统生产设计做好基石, 也为电动汽车的推广使用奠定了技术支持。
参考文献
[1]Mehrdad Ehsani, Yimin Gao, Sebastien E Gay, Ali Emadi.Morden Electric, Hybird Eletric, and Fuel Cell Vehicles:Fundamentals, Theory, and Design[M].CRC Press, 2005.
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电动汽车电池管理 篇2
新能源汽车动力蓄电池回收利用
管理暂行办法
（征求意见稿）
一、总则
第一条[宗旨与依据]为加强新能源汽车动力蓄电池回收利用管理，规范行业发展，推进资源综合利用，保护环境和人体健康，保障安全，促进新能源汽车行业持续健康发展，依据《环境保护法》、《固体废物污染环境防治法》、《清洁生产促进法》、《循环经济促进法》等法律法规，按照《国务院关于印发节能与新能源汽车产业发展规划（2012—2020年）的通知》及《国务院办公厅关于加快新能源汽车推广应用的指导意见》要求，制定本办法。
第二条[适用范围]本办法适用于中华人民共和国境内（台湾、香港、澳门地区除外）新能源汽车动力蓄电池（以下简称动力蓄电池）回收利用相关管理。
第三条[适用对象]在生产、使用、利用、贮存及运输过程中产生的废旧动力蓄电池应按照本办法要求回收处理。
第四条[组织管理]工业和信息化部会同有关部门对动力蓄电池回收利用进行管理和监督。第五条[原则要求]落实生产者责任延伸制度，汽车生产企业承担动力蓄电池回收利用主体责任。坚持产品全生命周期理念，遵循经济效益、社会效益和环境效益有机统一的原则，充分发挥市场作用。
第六条[政策引导]国家支持开展动力蓄电池回收利用的科学技术研究，引导产学研协作，鼓励开展梯级利用和再生利用，推动动力蓄电池回收利用模式创新。
二、设计、生产及回收责任
第七条[设计阶段要求]动力蓄电池设计开发应采用标准化、通用性及易拆解的结构设计，协商开放动力蓄电池控制系统接口和通讯协议等利于回收利用的相关信息，对动力蓄电池固定部件进行可拆卸、易回收利用设计。材料有害物质应符合国家相关标准要求，尽可能使用再生材料。新能源汽车设计开发应遵循易拆卸原则，以利于动力蓄电池安全、环保拆卸，在申请《道路机动车辆生产企业及产品公告》时应提供动力蓄电池拆卸、拆解及贮存技术信息说明。电池生产企业应及时向汽车生产企业提供动力蓄电池拆解及贮存技术信息，必要时提供技术培训。
第八条[生产阶段要求]电池生产企业应按照国家统一编码标准要求对所生产动力蓄电池产品进行编码；汽车生产企业应在溯源信息系统中建立动力蓄电池编码与新能源汽车的对应关系，并通过企业监测平台监控动力蓄电池运行安全状态。新能源汽车及动力蓄电池生产过程中报废的动力蓄电池应移交至综合利用企业。
第九条[回收阶段要求]汽车生产企业应负责回收新能源汽车使用过程中产生的废旧动力蓄电池，与回收拆解企业合作回收新能源汽车报废后产生的动力蓄电池，并在出现重大变化时（如破产、兼并重组等）向工业和信息化部备案责任变更情况。
(一)汽车生产企业应在本企业新能源汽车销售的行政区域（至少地级）内通过自建、共建、授权等方式建立回收服务网点，负责收集废旧动力蓄电池，集中贮存并移交至综合利用企业。
回收服务网点应遵循便于交售、收集、贮存、运输的原则，符合当地城市规划及消防、环保、安全部门的有关规定，在营业场所显著位臵标注提示性信息。
(二)鼓励汽车生产企业、电池生产企业、回收拆解企业与综合利用企业等通过多种形式，合作共建、共用废旧动力蓄电池回收利用网络。
(三)汽车生产企业应采取多种方式为新能源汽车用户提供方便、快捷的回收服务，通过回购、以旧换新、给予补贴等措施，提高用户移交废旧动力蓄电池的积极性。
第十条[销售阶段要求]汽车生产企业应委托新能源汽车销售商等通过溯源信息系统记录用户（产权方）溯源信息，告知用户在二手车交易等用户信息发生变更时，及时更新溯源信息的要求与程序；与动力蓄电池维修、更换等机构合作为用户提供便捷的信息更新服务，并在动力蓄电池维修、拆卸、更换时核实用户信息一致性。
第十一条[使用维修阶段要求]汽车生产企业应依法向社会公开动力蓄电池维修、拆卸、更换及贮存的技术信息，将废旧动力蓄电池回收要求与程序告知用户。
具备动力蓄电池维修、更换资质和能力的机构应按照维修手册及贮存等技术信息要求对动力蓄电池进行维修、拆卸和更换，规范贮存，将废旧动力蓄电池移交至回收服务网点或综合利用企业，不得交售其他单位或个人。
动力蓄电池维修更换机构、电池租赁等运营企业应在溯源信息系统中建立动力蓄电池编码与新能源汽车的动态联系。
第十二条[报废阶段要求]汽车生产企业应与回收拆解企业、综合利用企业合作、共享新能源汽车报废信息，回收服务网点应跟踪本区域内新能源汽车报废回收情况，通过回收和回购等方式将报废新能源汽车上拆卸下的废旧动力蓄电池，集中贮存并移交至综合利用企业。
新能源汽车报废及回收拆解，应当符合国家有关报废机动车拆解环保标准或者技术规范的要求。
第十三条[用户责任要求]新能源汽车用户（产权方）在动力蓄电池需维修、拆卸和更换时，应将新能源汽车送至具备动力蓄电池维修资质和能力的机构进行动力蓄电池的维修、拆卸和更换；在新能源汽车达到报废要求时，应将报废车辆送至回收拆解企业拆卸动力蓄电池。废旧动力蓄电池交售给其他单位或个人，私自拆卸、拆解动力蓄电池，由此导致环境污染或安全事故的，应承担相应责任。
第十四条[收集要求]废旧动力蓄电池的收集可参照《充电电池废料废件》（GB/T 26932-2011）等有关标准要求，按照材料类别和危险程度，对废旧动力蓄电池进行分类收集和标识，应使用专用的器具包装以防有害物质渗漏和扩散。
第十五条[贮存要求]废旧动力蓄电池的贮存应按照《一般工业固体废物贮存、处臵场污染控制标准》（GB 18599-2001）等标准及国家相关法规、政策要求。
第十六条[运输要求]托运及承运废旧动力蓄电池包装运输的有关单位应按照废旧动力蓄电池危险程度，遵守国家相应法规、政策及标准，并可参照《锂原电池和蓄电池在运输中的安全要求》（GB 21966-2008）的要求。
三、综合利用
第十七条[综合利用原则要求] 废旧动力蓄电池应开展多层次、多用途的合理利用，遵循先梯级利用后再生利用的原则, 降低综合能耗，提高能源利用效率，提高综合利用水平与经济效益。
第十八条[企业总体要求]综合利用企业应符合《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件》的规模、装备和工艺等要求，鼓励采用先进适用的技术工艺及装备，开展梯级利用和再生利用。
第十九条[梯级利用要求]梯级利用企业应遵循国家相关技术规范及汽车生产企业提供的拆解技术信息，对符合要求的废旧动力蓄电池进行分类重组利用，按照国家统一编码标准对梯级利用电池进行编码和加贴标识。
梯级利用企业生产梯级利用产品过程中产生的废旧动力蓄电池，应移交至再生利用企业。
梯级利用企业应负责报废的梯级利用电池回收，通过多种形式，自建、共建、共用废旧动力蓄电池回收利用网络，集中贮存并移交至再生利用企业。
第二十条[梯级利用电池要求]梯级利用电池应通过梯级利用电池产品的标识认定，并加贴统一的梯级利用产品标识，不符合该要求的梯级利用电池产品不得生产、销售。第二十一条[再生利用要求]再生利用企业应遵循国家相关技术规范要求，按照汽车生产企业提供的拆解技术信息规范拆解，开展再生利用；对废旧动力蓄电池再生利用后的其他不可利用残余物，依据国家环保法律法规、标准和技术规范等有关规定进行环保无害化处臵。
四、监督管理
第二十二条[建立标准体系]工业和信息化部会同国家标准化主管部门制定动力蓄电池回收利用相关拆卸、拆解、包装运输、余能检测、梯级利用、材料回收利用等技术标准，建立动力蓄电池回收利用管理标准体系。
第二十三条[信息备案制度]建立动力蓄电池回收利用网点备案制度，汽车生产企业应定期向省级工业和信息化主管部门报备本地区动力蓄电池回收服务网点信息，省级工业和信息化主管部门将本地区动力蓄电池回收服务网点信息定期报送工业和信息化部，工业和信息化部通过信息平台及时向社会公布全国动力蓄电池回收服务网点相关信息。
第二十四条[溯源管理制度]工业和信息化部会同有关部门建立统一的动力蓄电池产品编码标准、溯源信息管理系统及相关信息共享机制，确保动力蓄电池产品来源可查、去向可追、节点可控。第二十五条[梯级利用产品管理]工业和信息化部会同有关部门对梯级利用电池产品实施管理，研究制定梯级利用电池产品规范管理办法，推动梯级利用电池产品推广应用。
第二十六条[激励政策]工业和信息化部会同有关部门研究制定财税优惠、产业基金、积分管理等激励政策，研究探索动力蓄电池残值交易等市场化模式，促进动力蓄电池回收利用。
第二十七条[管理保障]工业和信息化部会同有关部门研究制定废旧动力蓄电池回收利用相关制度规范，县级以上工业和信息化主管部门会同同级有关部门积极引导和监督相关企业开展动力蓄电池回收利用。
第二十八条[社会监督]任何组织和个人有权对违反本办法规定的行为向有关部门投诉、举报。
五、罚则
第二十九条[汽车企业罚则]国内汽车生产企业违反本办法相关规定的，由工业和信息化部责令限期整改,逾期未整改或整改未达标的将暂停其《道路机动车辆生产企业及产品公告》中新产品申报；违反本办法有关规定的新能源汽车进口商，由有关监督部门予以处罚。
第三十条[电池企业罚则]国内电池生产企业违反本办法相关规定，已列入《<汽车动力蓄电池行业规范条件>企业目录》的，由工业和信息化部责令限期整改，逾期未整改或整改未达标的将撤销列入《<汽车动力蓄电池行业规范条件>企业目录》的资格；未列入的，工业和信息化部暂不受理《<汽车动力蓄电池行业规范条件>企业目录》申请。违反本办法相关规定的动力蓄电池进口商，由有关监督部门予以处罚。
第三十一条[综合利用企业罚则]综合利用企业违反本办法规定，已列入《<新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件>企业目录》的，由工业和信息化部责令限期整改，逾期未整改或整改未达标的将撤销列入《<新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件>企业目录》的资格；未列入的，工业和信息化部暂不受理《<新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件>企业目录》申请。
六、附则
第三十二条[条款解释]本办法由工业和信息化部负责解释。
第三十三条[实施时间]本办法自2017年×月×日施行。附录:术语和定义
一、动力蓄电池：为新能源汽车动力系统提供能量的蓄电池，由蓄电池包（组）及蓄电池管理系统组成，包括锂离子动力蓄电池、金属氢化物/镍动力蓄电池等，不含铅酸蓄电池。
二、废旧动力蓄电池是指：
(一)经使用后剩余容量或充放电性能无法保障新能源汽车正常行驶，或因其他原因拆卸后不再使用的动力蓄电池；
(二)报废新能源汽车上的动力蓄电池；(三)经梯级利用后报废的动力蓄电池；
(四)电池生产企业生产过程中报废的动力蓄电池；(五)其他需回收利用的动力蓄电池。
以上废旧动力蓄电池包括废旧的蓄电池包、蓄电池模块和单体蓄电池。
三、回收：废旧动力蓄电池收集、分类、贮存和运输的过程总称。
四、拆卸：将动力蓄电池从新能源汽车上拆下的过程。
五、拆解：对废旧动力蓄电池进行逐级拆分，直至拆出单体蓄电池的过程。
六、贮存：废旧动力蓄电池收集、运输、梯级利用、再生利用过程中的存放行为，包括暂时贮存和区域集中贮存。
七、利用：废旧动力蓄电池回收后的再利用，包括梯级利用和再生利用。
八、梯级利用：将废旧动力蓄电池（或其中的蓄电池包/蓄电池模块/单体蓄电池）应用到其他领域的过程，可以一级利用也可以多级利用。
九、再生利用：对废旧动力蓄电池进行拆解、破碎、分离、提纯、冶炼等处理，进行资源化利用的过程。
十、汽车生产企业：获得《道路机动车辆生产企业及产品公告》的国内新能源汽车生产企业和新能源汽车进口商。
十一、电池生产企业：国内动力蓄电池生产企业和动力蓄电池进口商。
十二、回收拆解企业：经报废汽车回收主管部门核准，具有相应资质的报废汽车回收拆解企业。
十三、综合利用企业：是指符合《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件》要求的废旧动力蓄电池梯级利用企业或再生利用企业。
十四、梯级利用企业：即梯级利用电池生产企业，是指对废旧动力蓄电池（或其中的蓄电池包/蓄电池模块/单体蓄电池）进行必要的检测、分类、拆解和重组，使其可应用至其他领域的企业。
电动汽车换电池 篇3
由于电池技术的发展受限，BetterPlace尝试用电池更换站这种方式，来绕開电池蓄电能力不足这个困扰电动汽车推广使用的最大技术瓶颈。即便是最新型的电动汽车的行驶距离也无法与传统的燃油汽车相抗衡。
Better Place的解决方案是建立一个电池更换网，让司机们一停下车就能充好电。该公司的机器人在不到4分钟的时间内，为一台电动汽车换下电力耗尽的电池，并补充新的电池，这个时间与传统汽车加一次油差不多。而在更换站，像珀尔的雷诺电动汽车一次完全充好电需要8小时。
电动汽车电池管理 篇4
能源紧张 和气候变 化使具有 节能环保 优势的电 动汽车受 到了全球 的关注 。 电动汽车 采用清洁 能源电能 作为动力 , 是未来交 通的长远 解决方案[1]。 对于个人 用户而言 , 充电时需 要到就近 的充电站 或充电桩 进行充电 , 充电时间 较长 ,如选择电 池快充 ,则对电池 损伤较大 。 如当前车 内电池电 量不足且 时间较紧 ,则需常备 备用电池 随时进行 更替 。 电动汽车 电池体积 较大 ,操作不易 且成本较 高 ,如个人购 买备用电 池势必将 造成个人 基础投入 的提高 ,造成电动 汽车在个 人用户中 难以推广 。 因此 ,由充电站 或电池租 赁公司常 备多块电 池 ,由公司统 一对电池 进行充电 和维护 , 根据需求 为使用者 进行电池 更换 。 电动汽车 的电能补 充以换电 方式为主 。
该方式具 有以下优 点 : 降低了用 户的基础 投入 ; 延长电池 的使用寿 命 ; 提高电池 的利用率 ; 有助于解 决充电网 点外的紧 急情况 ;租赁公司 利用峰谷 电统一进 行充电 ,有利于整 体电网的 调配等 。 由于使用 换电模式 ,电池将在 多用户多 地域间进 行流通 ,在电池进 行更换时 根据电池 状况进行 资费结算 ,因此电动 汽车电池 需与不同 使用者的 信息 (如车牌号 等 )挂钩 。 一方面 ,需要保证 使用者的 个人信息 不被泄露 ; 另一方面 , 又需要保 证电池在 流通使用 时的资产 安全 。 此时 ,电池资产 的所属者 (如充电站 或电池租 赁公司 ), 对于电动 汽车电池 管理的安 全性要求 大大提高 。
本文将ESAM安全模块 与射频模 块相结合 , 形成新的 安全性更 高的电池 安全模块RF收发器 , 将其安装 在电动汽 车电池中 , 同时 , 设置与该ESAM安全模块 配套的手 持终端 。 此时 ,将使用者 的个人信 息以及电 池的资产 信息存储 在ESAM安全模块 中 ,不仅个人 信息被进 行加密 , 同时 , 在进行充 电或换电 时 , 也需首先 将电池中ESAM安全模块 与智能电 网的后台 售电系统 进行认证 , 认证通过 后才可正 常进行充 换电 ,从而保证 了电池资 产的安全 性 。
1系统结构
为实现电 动汽车电 池管理 , 整套系统 共分为以 下几部分 : 电动汽车 电池端的 电池安全RFID模块 、 手持机 、 固定读头 、后台管理 系统 。
在电动汽 车电池上 加装电池 安全RFID模块 , 简称电池 模块 。 该模块用 于实现电 池信息存 储 、数据加解 密认证 、数据交互 传输等功 能 ,主要由MCU、ESAM及射频发 射RF收发器构 成 。 系统组织 结构如图1所示 。
2电池端的电池安全RFID模块
2.1ESAM安全模块
ESAM ( Enbedded Secure Access Module ) 嵌入式安 全控制模 块是以专 用高性能 安全微处 理器为硬 件平台 ,具有内部 独立的片 上操作系 统 (Card Operating System , 简称COS ) 的嵌入式 安全产品 , 除了具有 防检测 、 抗攻击 、 自毁等硬 件特性外 ,还具有安 全的文件 密钥管理 和完善的 安全机制 ,以及标准 的加解密 运算功能 等特性 。 内部结构 包括微处 理器 、 加密协处 理器 、 真随机数 发生器 、 ROM 、 RAM 、 EEPROM以及数据I / O口[2]。
由于ESAM安全模块 具有以上 安全特性 , 因此 , 将电动汽 车电池的 关键数据 存储在ESAM模块中 。 对于不同 的电池数 据进行分 类管理 ,按安全性 需求设置 为透明文 件或不透 明文件 ,即数据通 信时是否 进行加密 。
2.2主控MCU作用
在电池模 块上 , 选择适当 的单片机 作为MCU, 目前该模块选用STM32芯片作为MCU,包括多个的外设接口 , 可以同时 连接汽车 本身的BMS系统 、ESAM安全模块 以及射频 发射RF收发器 , 可以实现 多个模块 间的数据 交互 ,同时在进 行数据交 互时对数 据进行协 议处理运 算 。
2.3RF收发器
电池模块 上的RF收发器与MCU通过SPI接口进行 连接 ,同时 , 在手持机 侧配置相 同的RF收发器 , 两者设置 相同的无 线通信频 率 ,即可实现 无线数据 通信 。
同时 ,由于RF收发器可 以实现多 个标签同 时处理 , 因此 ,也可在电 池管理仓 库门口设 置固定的 无线通信 读头 ,便于仓储 的出入库 管理 。
3手持机/固定读头
手持机/固定读头 为对电池 模块进行 信息读写 的设备 , 区别为手 持机为移 动读写设 备 , 主要用于 在野外的 紧急换电 或仓储内 的盘库清 点等场合 , 可携带性 高 ,包含显示 屏 、 键盘及人 机交互系 统等外围 辅助 , 便于操作 人员应用 。 而固定读 头主要用 于仓库出 入库等固 定地点 , 利用RF收发器可 实现多个 标签同时 读取 、 后台处理 的特性 ,快捷地进 行出入库 管理 。
在手持机 上具备可 选的GPRS模块 , 用于手持 机采集信 息后可通 过GPRS与后台主 站及时进 行数据更 新 。 对于关键 数据 , 在通过GPRS公网进行 传输时进 行加密 ,以免在公 网传输过 程中被他 人截获或 进行篡改[3]。
在手持机 或固定读 头设备终 端内均需 配置PSAM卡,PSAM卡即销售点 终端安全 存取模块 (Purchase Secure Access Module ) , 用于商户POS 、 网点终端 、 直联终端 等末端设 备上 ,负责机具 的安全控 管[4]。 该PSAM卡与电池 模块中的ESAM对应配套 发行 ,用于在数 据交换中 的加解密 操作 。
4后台管理系统
由于电动 汽车电池 在运行使 用时 , 可能在多 用户 、 多地域间 进行流通 ,后台管理 系统主要 用于全部 信息的存 储及管理 。 可通过手 持机或固 定读头从 电池安全 模块中读 出信息 , 并最终汇 总在后台 管理系统 中 , 便于统一 的资产控 制及信息 管理 。
在后台系 统对应安 装加密机 , 以应对对 上传数据 的加解密 处理 。
5ESAM的安全实现机制
根据数据 安全要求 不同 , 电池模块 与外界的 数据交换 可以采用 以下4种模式 :明文 、密文 、明文加校 验或密文 加校验模 式 。 对数据的 加密可以 保证数据 的可靠性 , 而数据完 整性和对 发送方的 认证通过 使用校验 码来实现 。 加密模式 就是将要 传送的报 文数据加 密变换后 再传输 ;校验模式 就是对要 传送的报 文数据使 用一个算 法进行加 密得到一 个4 B的校验码MAC,打包到要 传送的数 据中一起 传输 , 接收方收 到数据后 根据MAC对数据进 行判别 ;而加密校 验模式兼 取二者之 长[5]。
5.1身份认证
在电池模 块ESAM中取随机 数并进行 加密计算 产生认证 数据 , 上传至及 手持终端 , 再由手持 终端中的PSAM卡进行内 部认证密 文计算 , 核对两方 产生内部 认证密文 是否一致 ,以实现终 端设备对 电池模块 合法性的 认证 ,流程如图2所示 。
随机数由ESAM中内置的 真随机数 发生器产 生 , 真随机数 发生器利 用内部的 电磁白噪 声产生随 机数 ,消除了伪 随机数因 周期性而 被预测的 可能 ,从而保证 了加密过 程的安全 性[6]。
5.2数据交互流程
当身份认 证通过后 ,才可进入 下一步的 数据交互 流程 ,即电池模 块与外界 的手持机 或充电桩 进行通信 和数据交 互 。
对于存储 在电池模 块中的数 据 , 以数据文 件的重要 程度分别 进行分类 ,按不同的 安全级别 进行读写 等操作的 权限设置 。 安全性要 求越高 ,加密等级 越高 ,通信时的 加密方式 级别也对 应较高 ; 安全性要 求较低 , 加密等级 也可相应 降低 , 即对应加 密方式可 降低或为 透明不加 密 ,用以提高 通信速度 及减低冗 余计算 。 因此 ,根据对安 全等级的 不同需求 , 通信方式 采用明文 、 密文 、 明文 + 校验 、密文+校验4种方式 。
在电池模 块的ESAM中 , 密钥文件 加密等级 最高 , 由于在电 池管理系 统中使用 的ESAM安全芯片 为硬加密 方式 ,因此所有 密钥文件 均不可更 改 ,但可自由 使用 , 安全等级 最高 ,用于对传 输数据的 加解密 。
其余数据 , 如应用信 息文件 , 则根据安 全等级分 为透明文 件及不透 明文件 。 如充电文 件 、资产信息 等由于涉 及到资产 归属以及 充电次数 及金额等 重要信息 ,因此对安 全性需求 较高 , 此部分文 件属于不 透明文件 , 在进行交 互通信时 ,使用密文+校验方式 ,以保证在 空间传输 过程中时 无法被第 三方进行 破译察看 及修改 ;部分电池 运行信息 文件则无 需进行mac校验 ,使用密文 方式进行 通信 ;如电池地 址查询 、广播校时 等查询操 作 ,由于不涉 及用户或 所有者隐 私信息 , 则可无需 经由ESAM加解密 , 在主站与 电池模块 间直接使 用明文进 行通信 , 以节省通 信时间 。
5.3安全管理系统
由于安全 模块的加 解密功能 , 因此 , 电动汽车 电池在流 通过程中 ,将和后台 主站间通 过配套的 密钥系统 连接起来 ,从而实现 对电动汽 车电池的 资产控制 。
当电动汽 车电池在 进行充电 时 , 电动汽车 内模块通 过BMS与充电桩 进行通信 , 只有身份 认证通过 后 , 充电桩才 会对电池 进行充电 。 同时 ,在交互过 程时充电 桩也可读 出电池模 块内相关 信息并传 输至后台 系统备份 ,操作人员 可以通过 后台系统 随时查询 电池的流 通去向 。
相同的读 写设备也 可以配置 在固定读 头或手持 机上 ,用于在出 入库或是 人员手动 查询电池 资产信息 。
除了在程 序算法流 程上确保 安全外 , 在应用管 理系统方 面 ,在后台系 统软件及 手持机上 分别设置 权限等级 不同的登 陆密码 ,用于对系 统内信息 的安全管 理 。
6结束语
作为未来 可能的交 通工具的 发展方向 之一 , 电动汽车 的发展显 得尤为引 人关注 。 其中 ,电动汽车 电池是电 动汽车中 的最为重 要组成部 分和核心 技术之一 。 本文基于ESAM安全模块 、 手持终端 , 引入对电 动汽车电 池管理系 统改善的 设计方法 , 提高电池 的资产管 理安全性 , 使其更为 系统 、安全 、便捷 ,对于未来 电动汽车 进一步的 推广和应 用有着深 重的影响 。
摘要：当前国家正在大力推行的智能电网建设,围绕智能电网中正在推行使用的E SAM(Enbedded Secure Access Module)安全模块,与利用R F收发器进行无线传输的手持终端相结合,提出了基于ESAM安全模块的电动汽车电池管理系统。该系统在设备端使用E SAM安全模块与有源射频模块相结合,形成安全性更高的R F收发器;同时,在手持终端侧配套使用与E SAM模块相结合的安全认证体系及读头,保持了系统设备的安全性及便捷性。
关键词：嵌入式安全模块(ESAM),电动汽车电池管理,加解密,手持终端
参考文献
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电动汽车电池管理 篇5
山东圣阳电源 高海洋
随着科学技术的提高和制造水平的进步，电源技术也在新一代技术变革中不断提高，面对如今新能源电动汽车对动力电源的迫切需求，现阶段似乎哪一种动力电池都不能完全适合作为动力源用在电动汽车上。
目前来说，电动汽车上普遍采用的动力电池有三种：铅酸电池、锂电池以及镍氢电池。比较这三类动力性蓄电池就需要从两方面分析比对：一个是比能量，另一个是比功率，简单说，就是指电池的可持久性和力量大小。比能量高的蓄电池可以长时间工作，持续的能量较多，里程长；比功率高的蓄电池，速度快，力量大，可以保证汽车的加速性能。下面从这两方面对这三类动力蓄电池进行对比分析：
铅酸电池
作为目前电动汽车使用最广泛的蓄电池，在国内已经生产的电动汽车上，使用比例占到90%，这主要得益于其优点：技术较为成熟，比功率较大，循环寿命可达800~1000次，且成本低。不过，铅酸电池缺点也较明显，那就是比能量很低，仅为40W·h/kg左右，快速充电技术也尚未成熟（一般慢充都在8小时以上），而且污染严重，受到环保制约。锂离子电池
相对来讲，其比能量和比功率都很高，可达150W·h/kg和1600W/kg，循环寿命长，约1200次，且充电时间较短，为2~4h，使用电压可达到4V，安全性相对较好。但锂离子电池缺点在于其价格较高、快速充放电性能差、过充和过放电保护性差，影响了其应用和发展的空间。
镍氢蓄电池
其的优点是比能量和比功率都相对中等，快速充电能力较好，15分钟可充满容量的40%~80%，适宜温度范围宽。但镍氢蓄电池循环使用寿命较短，为600次，价格昂贵，只有期待大批量生产，才有望降低成本。
结语
显而易见，比能量高、比功率大、价格便宜、易于维护的动力蓄电池才是电动汽车动力源的首选，从上面分析可以得知，每种蓄电池都存在这样或那样的问题。总体来看，现在的动力电池比能量都较低，以三种电池中性能最好的锂电池为例，在能量密度上，它与达到10000~12000W·h/kg的汽油相比还相差甚远，仔细计算，1L汽油约重0.742kg，按车载50L计算，就是满载37.1kg的汽油，约相当于2968~3091kg锂电池所含有的电量，如果将汽油机较低的效率计算进去，两者之间也有约50倍的差距。所以现在电动汽车上安装的蓄电池数百公斤重，再加上高昂的价格，电动汽车形成高价格门槛便成为必然。
另外，不同类型电动汽车对电池的要求也不一样，纯电动汽车（PEV）由于只有电池驱动，所以需要较高的比能量，而在一般混合动力汽车（HEV）中，电池往往担任制动能量回收、辅助起步加速的作用，因而对电池的比功率要求苛刻，所以说要针对不同车型需求来设计作为动力源的动力蓄电池，现阶段还没有完美的设计方法。
电池储能决定电动汽车的未来 篇6
关键在于电池技术
“电池技术是电动汽车发展的关键。”杨裕生院士开门见山地说。
当前，电池成本高已经成为制约电动汽车产业化发展的重要因素。电动汽车的成本主要包括整车成本和使用成本。其中电池成本约占整车成本的一半，而电动汽车的使用成本要低于燃油汽车。因此，电池成本的下降是电动汽车产业化的关键。
目前，铅酸电池、磷酸铁锂为正极的锂离子电池在我国都有相对成熟的技术，也已经开始应用于电动车，但各种电池当前都或多或少存在一定的问题。
现在，成熟、安全又廉价的是铅酸电池，有一万安时的大型产品，但存在比能量低、深放电时循环寿命较短等问题，而且铅还有“污染“的名声。可是，它没有过时，只要使用得当，铅酸电池不仅能在电动自行车上继续发挥优势，而且在微、小型纯电动车和增程式电动车上也大有用武之地。
锂离子电池具有功率及能量密度大、转换效率高、使用寿命长、重量轻、污染轻、自放电小、温度适应范围宽泛等优点，已成为电动汽车蓄电池的发展方向。大容量、能量型锂离子电池关键技术和产品的性能和经济性，我国已经处于国际先进地位，基本具备产业化的条件。但是，锂离子电池成组后，使用寿命会大幅缩短，安全性也会下降，个别公司的产品甚至有发生燃烧、爆炸等恶性事故的危险。在国际上，锂离子电池成组应用技术也正在完善中。
“电池的安全性是最重要的，一定要尽力做好，其他性能也要不断改善。但是在电动汽车发展初期，过分强调动力电池完美无缺是不切合实际的。那种‘要等动力电池彻底过关才能发展电动汽车’的论调，实际上是‘电动汽车取消论’。”杨院士认为动力电池技术要在电池使用中不断提高，也只有在使用中才能不断提高。
我国蓄电池技术进步很快。以磷酸铁锂为正极的电池已被广泛认可，电极材料纳米化使比功率提高、隔膜开始国产化、价格降低，电池生产向半自动化、自动化前进，可靠性、一致性改善，电源管理和控制系统改进，电池的安全性和循环寿命提高，由比能量、寿命、价格等因素形成的综合性能不断优化，其大发展已不存在近期难以克服的技术问题、材料来源问题和过高的价格问题，为电动汽车的发展奠定了基础。这些技术问题虽然不难克服，但要克服它们，要降低成本，还是需做大量工作，还应有必要的投入的。并且，为了下一步延长电动汽车的续驶里程，要有比能量更高的新电池，现在就必须加大研究力度，否则又将落后了!
目前，我国在锂离子蓄电池成组应用技术、系统集成、关键技术研究方面取得了重大进展，有些科研院所、高等院校和企业的相关技术已经处于国际先进水平。但是，这些技术大多被分散掌握，就行业整体而言，还有一个全面提高的问题。
“在激烈的市场竞争环境下，利益形成的壁垒，对企业间的技术合作和资源整合形成了巨大的阻力。因此，探索有利于资源整合和集成创新的体制机制，是当前迫切需要解决的重大问题。”
发展微小型电动汽车
2009年，中国新车产、销量均超过1300万辆，达到历史最高水平，成为全球最大的汽车市场。潜力巨大的城乡汽车市场是培育民族汽车品牌、振兴民族汽车产业的沃土。因此，我国电动汽车生产企业应该借助新技术发展和市场优势，坚持自主品牌、自主研发、自主生产，以质量可靠、工艺精良、品质卓越、价格合理占据市场主导地位。
杨裕生院士建议，应选定低速、短程、微型纯电动汽车作为市场推进的突破口：“根据多个大城市的统计，80％的汽车日行驶里程在20公里左右(小城市应该更短)，故短程汽车用户可观。现在使用电动自行车和轻型电动摩托车的广大群众，在购买力提升后需要遮风挡雨的代步工具，他们是短程纯电动汽车的潜在客户，数以亿计!因此，充电一次行驶50～80公里的纯电动汽车大有市场，现有的动力锂离子电池、甚至铅酸电池就能满足要求。”
优先发展“纯电驱动”的小型乘用车，包括发展微型车，好处如下：1，微型车电池用量少，价格低廉，适合我国国情，市场潜力大；2，车微则轻，耗电少，充电易解决；3，车结构简单，节材节能，使用、维修方便：4，电池少，安全性高。
杨院士认为，我国电动车技术路线和产业化推进战略应是——以大力发展“纯电驱动”的微小型低速短程乘用车为突破口：以增程式的大中型公共客车和中高档乘用车为主要过渡车种；打牢基础，向新一代纯电动车方向跨越式发展。
“增程式”电动汽车(EREV)，又称“双充式”电动汽车。这种车传到变速箱上的动力完全由电动机提供，因此可划入纯电驱动汽车类，是纯电动汽车的增程，可看成是将部分充电工作在汽车行驶中进行。EREV的节油率可达50％以上，原因是内燃机一发电机始终在最佳工况下运行，其发电的功率足够车辆在一定速度范围下稳定行驶，电池组提供足够的电功率帮助电动机驱使车辆起动、加速和爬坡，从而避免了常规汽车发动机“大马拉小车”的费油运行模式。此外，电池组的容量足够有效地回收车辆刹车和下坡的能量。
“我认为，在当前和今后相当长的一段时期内，在蓄电池能量密度较低和电池成本较高的状况下，发展电动公交车和中高档乘用车，应该采用“增程式”电动模式作为策略性过渡。”
基础设施要跟上
完善的基础设施是电动汽车产业化的重要保障。我国城市多为高层住宅，难以适用欧美的家用车库中的电源充电模式，但可以在现有停车的路边、小区停车处、地下车库等夜间存放汽车的地方，安装智能充电柱，提供夜间充电服务。初期如果由政府对基础设施建设予以扶持，连同提供用户购车补贴，将会取得更好的政策效果。
公交车如果采用增程式，在原有车场夜间用廉价的“谷电”充电，足够百天行驶500公里，完全不用另建充电站或换电站。其它增程式电动车也可采用这种方式解决充电问题。
“钛酸锂为负极的锂离子电池，为电动汽车提供了新的途径。钛酸锂的最大优点是安全性好，快速充电性能好，循环寿命可达几万次，因此，可以把钛酸锂电池、电动汽车、太阳能、风能和现有电网集成优化。”杨裕生院士认为可以把钛酸锂电池最初20％的寿命应用在电动汽车上，电动汽车一直用较新的电池，可有较长的行驶里程；同时，利用快速充电的性能，可以给电动汽车快速充电。然后，把钛酸锂电池后期80％的寿命应用于充电站的电能储存，晚上利用廉价电力给充电站的电池充电，白天利用充电站的钛酸锂电池给电动汽车的钛酸锂电池充电，这样一来就避免了直接充电对电网可能造成的大功率冲击。
电动汽车充电用夜间的“谷电”，是多方得利之举：用户省钱；节油减排，国家得益；电网峰／谷差得以平抑。每100万辆纯电动轿车充电即可消耗200万千瓦的“谷电”(一辆车按2千瓦充电7小时，可行驶100多公里)，相当于两个半“十三陵抽水蓄能电站”的调峰能力，电网公司可以省下近92.5亿元的调峰电站建设费用，解决充电器的费用绰绰有余(2千瓦充电设备按2000元算，100万辆车只需20亿元)。
电动汽车电池管理 篇7
随着世界石油资源的日益紧张和敏感,环境污染状况的不断恶化,节能环保的电动汽车行业已经成为举世关注的,具有战略意义的产业[1]。目前电动汽车动力电池组均采用串联单体电池组成。该种电池管理系统目前广泛应用于各种以蓄电池为动力的交通工具上,比如电动汽车、电动摩托车、旅游景点的电瓶车等。有证据表明除去电池本身质量因素外,由于电池管理系统的充/放电控制不合理而造成电池提前报废的案例占了较大的比例[2]。
因此,任何电池管理系统均应该避免单体电池出现过充和过放现象,另外考虑到电动汽车用动力电池的充电时间要符合使用要求的问题,本研究提出基于分只同时均充的电池管理技术。
1 改进方案
BSMS分为主控制模块、检测模块和为每个电池组设计的独立的充电模块。检测模块可以实时检测电池的充电状态,如电压、温度等特性,主控制单元根据这些数据进行SOC的估计,以及主充和分充的切换等。
BSMS充电过程分为2步:
(1) 主充阶段。首先对整组蓄电池进行充电,同时检测单元开始工作,若发现电池组的容量达到设定的要求时,即停止主充,转入对每一组电池均充电。
(2) 均充阶段。在主充完成后进入均充阶段,参数采集单元开始工作。在此阶段,充电模块对蓄电池组中每一组电池同时进行充电。单片机根据采集模块采集的数据实时监控电池的充电进程。
主充阶段是为了建立电池组的一个容量平台,以满足电动汽车对蓄电池组输出功率大,快速充电的要求;均充阶段是整个系统的关键,达到同时均充的要求,则可以缩短充电时间;均充也是为了避免单个电池的过充电,每只电池均受到管理,保护单体电池就意味着保证了整体电池组的运行稳定。
2 系统模块设计
基于分只同时均充的蓄电池管理系统模块设计主要包括硬件系统的设计和软件系统的设计。其中硬件部分又可分为电池控制模块和电池参数采集模块的设计。
2.1 系统硬件设计
2.1.1 控制模块设计
单片机根据采集模块所得数据即电压值和温度值,将采集的电压值根据温度补偿公式得到电池实际的电压值Vtc:
Vtc=Vn-Tc×N(T-25) (1)
式中 Vtc—经温度补偿后的电压;Vn—未经过补偿的电压;Tc—为温度补偿系数,补偿系数为-4 mV/单体·℃;N—每组电池的数量,本项目为6节;T—温度传感器的温度值,℃。
然后与给定的充满电压值V0(对于12 V的电池而言其充满电压值为14.7 V)进行比较,然后将控制命令通过P2口输出给继电器线圈组,使之控制充电电路。另外,同时将电池实际电压Vtc以及采集的温度值通过P0/P1口输出给显示面板,即三位半字段型显示器,调用显示程序以实时显示电池的状态。该模块硬件部分主要由单片机(AT89C51)、显示面板(由三位半字段型LCD组成)、显示驱动器CD4543组、继电器组、看门狗芯片MAX707等部分组成,另外根据蓄电池实际数量添加锁存器74LS273、I/O扩展芯片8255芯片等以满足使用的要求。控制模块框图,如图1所示。
2.1.2 参数采集模块
参数采集模块负责采集每组电池的实时电压值和温度值,并通过V/F转换器LM331和温度传感器DS18B20输入单片机。由于单片机计数器只有1口T1(T0作为定时器),而需要输入的量为多组。因此考虑由继电器控制逐个输入、转换,然后送入单片机。温度传感器与单片机的串行接口P3.1连接,由程序安排不同的时序来依次采集温度值。
工作流程:主充机首先对整组电池充电,此时蓄电池容量检测单元开始工作。若整组电池电压到达设定值的时候,也即每组电池都有一定的容量,但是还未充满的时候,LM339动作,断开主充,开始分充。同时参数采集单元开始工作,V/F转换器依次将每组的电池电压的频率值输入单片机,同时单片机输入由DS18B20串行传输来的温度值数据。由于电池充电电压是个缓慢变化的量,因此单片机依次处理采集数据,对控制的快速反应的影响不是很大。
采集电路主要由电压转换器和温度传感器组成。本项目电压的采集采用电压转换器LM331[3,4,5,6]。由于电压转换器LM331的电源电压为5 V,为使电池的输入电压获得更高的转换精度,特使电池的输入电压降至0～5 V之间再输入LM331。温度传感器采用的是DALLAS公司生产的数字式温度传感器DS18B20。本项目的DS18B20采用T0—92的封装形式,此外由于电源管理系统中的SCM和蓄电池之间的距离很近,采用了外接电源驱动方式,如图2所示。
2.2 系统软件设计
系统软件设计包括单片机主程序和各子程序。主程序负责在初始化后调用电压采集子程序和温度采集子程序,将输入的采集量进行计算和存储,然后再调用显示子程序以显示当前电池的电压值和温度值,同时将温度补偿的电压与预定值比较,并输出结果。单片机主程序流程图,如图3所示。
子程序包括电压采集子程序、温度采集子程序、显示子程序等。电压采集子程序负责以一定的时间对LM331的输出脉冲个数n计数一次,此时设置T0为定时器状态,方式1,T1为计数器状态,方式1。共计数3次,取频率(f=10 nHz)的平均值,将数值存入片内RAM的21H、20H单元中。其流程图,如图4所示。
温度采集子程序首先选中某个DS18B20温度传感器,发送内存访问控制命令,控制该传感器完成温度转换、存储、向单片机传送等一系列工作,然后程序转向下个传感器读取温度值,直到读完总线上所有的DS18B20。其流程图,如图5所示。
显示子程序是将采集到的电压和温度值以十进制算法显示出来。P1口控制电压显示,P0口控制温度显示。以P1口为例,由三位半字段型LCD为显示器,3个CD4543为驱动器,P1.0～P1.3输出显示的数据,P1.4～P1.6为片选信号,P1.7为小数点号。单片机首先由P1.4～P1.6口选中某CD4543,再由P1.0～P1.3输出数据。然后依次选中其他驱动器,输出显示数据。其流程图,如图6所示。
3 提高系统可靠性的措施
(1) 电源电路抗干扰措施。单片机、LM331、DS18B20要求5 V直流电源。因此需要将交流电源经过变压、整流、滤波、稳压等才能供电,但为了提高抗干扰能力,在变压器的一次侧和二次侧之间加一个屏蔽层,在整流和滤波旁各加一个电解电容,以稳定电压。
(2) 软件抗干扰措施。利用watchdog技术防止单片机受到某种干扰而进入错误处理状态,使程序能进入正常的工作状态。
(3) 硬件抗干扰措施。电池由于采用变压器等供电,电磁干扰特别严重,因此采用光电耦合器件来传递开关模拟量。另外,在接地上采取一点接地法。
(4) 编写故障自诊断程序,以检测硬件和软件,发生故障时发出报警信号,由人工进行干预。
4 结束语
本研究采用AT89C51单片机实现了智能化、数字化的电池组均充电管理,该系统具有结构简单、成本低、体积小等优点,并且具有极高的灵活性,另外模块化的设计方便了系统扩展,人性化的操作更加方便了车主的使用。因此,该系统具有显著的使用价值。
摘要：分析了电动汽车领域电池组在使用过程中出现的问题,以及要求快速充电的特点。在目前国内外电池管理系统的发展基础上,提出了基于分只同时均充理念的电池管理系统。以AT89C51单片机为控制模块核心,利用压频转换器LM331、温度传感器DS18B20分别采集电压和温度参数,进行电压温度补偿,实现了对电池充电的电压控制,并具有一定的控制精度。
关键词：电动汽车,电池管理系统,单片机
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电动汽车电池管理 篇8
对于电动汽车来说, 电池组是车内最昂贵而稳定性又最成疑问的组件。高性能的电池管理系统可为混能及全电动的汽车提供一个理想的解决方案, 解决电池组电量不足的问题。正如Chevy Volt的设计团队所言:“我们的工程师在研发过程中发现采用电池管理系统可大幅延长电池寿命, 确保电池能充分发挥其性能。换言之, 电池管理系统是解决电池问题的关键。”
被动平衡解决方案及其相关问题
电池管理系统的设计要面对许多问题, 诸如大量串联的小电池的充电问题以及如何确保电池组内每一枚小电池都不会过量充电等。锂电池对于过压情况极为敏感, 过压会降低电池性能, 甚至会令电池严重受损, 无法再用。不同的电池各有不同的性能参数, 因此性能也各不相同。此外, 每次重新充电前, 不同的电池也各有不同的残余电荷, 因此部分电池会较快充满电, 以致这些电池会因为出现过压而严重受损, 无法再次使用。
目前有一个方法可以确保电池组内的所有小电池都能充满电, 即将电流分流至旁路电阻, 称为被动平衡方法。该方法可将不需要的充电电流分流至电阻, 让电阻耗散这些电流, 以免电池过量充电。这个功率耗散功能可将电池分流出来的电流限定在某一范围内。
被动平衡方法无法在电池放电时发挥作用, 因此必须寻求其他办法。
即使电池组内的不同小电池之间取得高度的平衡, 其储电量也是不尽相同。这个现象称为储电量失衡。即使不同小电池的储电量在开始时完全相同, 但由于部分小电池的内部损耗较大, 因此到后来它们的实际储电量也会各不相同。此外, 同一厂商生产的小电池都各有不同的性能参数, 因此厂商通常会严格挑选参数差距最少的小电池放在同一电池组内。但整个测试过程需要花费较多时间, 而且不合格的小电池会被筛出, 这样会增加厂商的成本负担。随着电池老化, 其储电量也会相应递减, 令各小电池的参数差距进一步扩大。加上电池组内不同的小电池各有不同的温度梯度, 因此小电池的老化程度也各不相同。热量管理技术可以在电池平衡方面发挥关键作用, 但引进这种技术会大幅增加成本。
实际储电量较低而且呈“弱势”的小电池承受最大的放电压力, 因此耗电最快, 令其充电量比其他强势电池少。经过一段时间的使用之后, 这类“弱势”的小电池会较快老化, 储电量的跌幅也较大。换言之, 这些小电池的寿命会更短, 整个电池组的寿命也会因此而缩短。
主动平衡的解决方案
主动平衡方法可以解决锂电池所面对的问题。主动平衡系统无需先将电池电流分流, 然后再将电流耗散, 其优胜之处是可以通过直流/直流转换器将电荷传送至电池组内的小电池。无论小电池处于充电、放电还是空闲状态, 都可传送电荷, 而各小电池之间也可经常保持平衡。由于主动平衡方法的电荷传送效率极高, 因此可以提供较高的平衡电流, 令电池组内各小电池可以更快地达到平衡, 而且充电速度也更高, 这是被动平衡方法所无法做到的。
空闲的电池也会漏电, 而且即使不同的小电池之间已达到完全平衡状态, 由于温度梯度不同, 令各小电池的内部漏电速度各不相同, 以致电荷漏失率也各不相同。电池温度每升高10℃, 漏电率便上升一倍。主动平衡功能可以确保空闲的小电池不断重新寻求平衡。不同小电池之间必须经常保持平衡才可充分利用电池组内的所有储电。
图1显示了主动平衡方法相比被动平衡方法的优势。由于电池各有不同的储电量, 采用被动平衡方法, 电池组的总储电量相等于充电时的最高和最低储电量之间的差额。
整个电池组可以不断放电, 直至某一小电池的储电量已降至其最低水平为止, 此时其他小电池还有未用的残余电能, 因此电池组的实际储电量 (充电量) 会减少。
由于主动平衡方法可以在充电时利用高效率的电源转换器传送电荷, 因此储电量不同的小电池可完全充满电, 而且功率损耗可以减至最少。若采用被动平衡方法, 部分电荷会被耗散掉, 但主动平衡方法会将这些电荷传送到储电量较大的小电池。放电时情况也大致相同, 由于大容量电池的电能可以重新分配到容量较小的电池之内, 因此所有小电池都可充分放电, 电池组内不会有残余的电能留下。具备主动平衡功能的电池组拥有较大的实际储电量, 这方面比被动平衡的电池优胜。
主动平衡系统的性能取决于平衡电流与电池充电和放电率之间的比率。电池的不平衡率越高而且充电或放电率越大, 所需的平衡电流便越高。主动式电池管理系统可以在充电或放电时为小电池之间的储电量差额提供补偿 (假设采用的平衡电流恒定不变) , 图2显示这个差额的补偿数值。
针对电池模块的平衡方法
电动汽车的电池组一般内含多达几百枚的小电池, 全部划分为多个不同的模块。小电池之间与各模块之间都同样必须保持平衡, 因为不同模块各有不同参数, 不同的温度也会影响性能以及令模块出现不同程度的老化, 而且电池组必须定期检查, 甚至要不时更换旧模块。
以上介绍的平衡方法忽略了模块之间互相传送电荷的问题。
有一种方法可确保模块之间保持平衡, 即将每一模块的小电池与邻近模块内的其中一枚小电池连接一起, 以便在两者之间建立一条传送电荷的路径。该方法的缺点是效率较低, 因为电荷必须先传送至某一小电池, 然后再分配给模块内的其他小电池。若电荷要传送到较远的模块, 电荷便需要分开多次传送, 令效率进一步下降。
美国国家半导体的主动平衡电池管理系统解决方案
美国国家半导体的主动平衡电池管理系统是一个适用于大型锂电池的全方位系统解决方案。基本上, 这是一块印制电路板, 其中配置了多颗特殊应用集成电路 (ASIC) , 因此可以提供主动电池平衡、高精度数据采集、保护及完善的电池管理等功能。
美国国家半导体的电池管理系统采用优化的隔离式电感拓扑结构, 可以提供高效率及高电流的电池平衡功能, 确保各模块内及各模块之间保持高度平衡。电荷可在同一模块内的任何小电池之间以及在不同模块之间双向传送, 这样可将传送过程中的转发次数减至最少, 而且小电池之间和模块之间可以同时取得平衡。系统也可通过智能控制算法选择最理想的平衡策略, 以便优化系统性能。此外, 由于这套系统采用模块式的架构, 因此系统的规模具有较大的灵活性。由于一块电路板可以管理多个内含多达14枚小电池的电池模块, 因此负责管理这些模块的每一块电路板都可堆叠在一起, 以便管理高压电池组。堆叠一起的模块基本上没有数目上的限制, 唯一的条件是模块电压不可超过绝缘元器件的最高额定电压。平衡电流的大小取决于所选择的元器件, 工程师可以按照需要选择电流大小, 以便在成本与性能之间作出适当的取舍, 确保两者都符合设计要求。
除了执行电荷平衡功能之外, 电池管理系统还负责全面监控电池组的操作, 确保系统能以前所未有的精确度测量电池组内每一小电池的电压。美国国家半导体的模拟前端电路负责平衡电荷, 而且在这方面一直发挥关键的作用, 但除此之外, 模拟前端电路还可保证有关电池组充电量及健康情况的估算数值准确无误。
电池管理系统在极短时间内完成电池组内所有小电池的电压测量。换言之, 整个电池组内所有小电池的测量工作都会同步进行。
电池管理系统的内部设有多层诊断和故障检测电路, 可以检测电池欠压、过压、通信故障、传感器线路开路以及电池过热等故障情况, 并向主控制器发送报告。另外, 系统还有冗余故障检测电路, 可以通过主硬件和固件通道之外的其他通道通报故障情况。有关参数会与储存在固件内的可编程阈值互相比较, 内置比较器的独立式故障检波器也会同时监控有关数值。
每一电路板都配备一个多接点的绝缘CAN总线接口, 让电路板可与其他模块及主控制器进行高速通信。电路板也可利用CAN总线执行多种不同的诊断、可编程和可配置功能。
由于这套电池管理系统能够准确平衡电压和准确估算充电量, 因此可确保系统能充分利用电池组内的储电, 进一步延长行程里数, 而且还可通过先进可靠的“剩余容量估算功能”帮助驾驶者准确预测所余“行程里数”, 让他们安心驾驶。
由于美国国家半导体的电池管理系统具备许多先进功能, 因此无论电池处于充电、放电还是空闲状态, 这套电池管理系统都可准确控制电池组内各小电池的充电量, 有助于大幅提高电池组的安全性和可靠性, 以及延长其寿命周期。
电动车用电池管理系统浅析 篇9
1.1 BMS要实现的硬件功能
(1) 设计具有断电保护RAM, 用于存储故障诊断结果、自学习结果、电池历史使用情况等参数。由于开发阶段的BMS的备用电源随时可能产生断电, 使用过程中的备用电源也可能在车辆维护过程中拆除, 因此须在这些情况下保持数据不丢失。 (2) 具有自学习策略。 (3) MC能力强。实现BMS模块化设计, 特别是可靠的独立的CPU板设计, 以降低开发成本, 提高开发效率。
1.2 BMS开发的框架结构
电池管理系统结构如图1所示。
1.3 BMS核心微处理器的选择
考虑到硬件电路的模块化、集成化、简单化、最优化、可靠性等因素, 本文选取Freescale HCS12家族16位嵌入式单片机MC912DP512作为BMS核心主CPU。
MC912DP512是一个高度集成的16位微处理器, 是HCS12家族16位嵌入式单片机系列产品。它采用了高密度互补金属氧化物半导体HCMOS工艺, 使得MCU的基本功耗降低, 同时还可以通过CPU16指令集的低功耗指令 (LPSTOP) 使MCU的功耗进一步降低, 特别适合用作汽车电子控制。
1.4 电源电路的设计
本系统中分别采用了线性稳压电源和开关稳压电源。系统的MCU工作在5 V的工作环境下, 故要一个5 V的直流电源;系统的A/D需要一个稳定度很高的5 V基准电压。
本电池管理系统首先通过车载供电源获得12 V/24 V的直流电源, 然后通过相应的集成电源芯片进行DC/DC变换后将其转换成相应需要的7 V稳压电压。A/D的基准电源在这个7 V电源的基础上, 经过相应的基准电压芯片处理后, 获得需要的5 V基准电压。
同时还有一路通过集成稳压芯片为整个BMS电路板的其他芯片提供5 V电源, BMS系统主电源产生的示意图如图2所示。
2 IVT传感器介绍
2.1 IVT传感器的硬件结构的介绍
建立电源管理系统 (BMS) 的目的是合理有效地利用蓄电池的能源, 并提高电池组的可靠性, 其功能是有效管理蓄电池的充放电, 监测电池的运行状态, 提高电池的运行寿命。而IVT传感器作为其中一个组成部分, 发挥着重要的作用。
IVT传感器就是负责收集电池电流、电压、温度等数据, 然后通过LIN或CAN通讯后把数据传输给中央控制器, 从而对蓄电池的充放电作动态管理, 以及电池的状况作在线监测。
IVT传感器的测量参数和通讯线路如下: (1) I为高精度的电流; (2) V为准确的蓄电池电压;T为蓄电池的温度;LIN或CAN为通讯线路。
2.2 IVT传感器测量的原理
IVT传感器测量原理如图3所示。
3 电压、电流及温度采集说明
3.1 电压采集
目前, 国内所设计的电池模块电压采集多采用分布式的数据检测, 即每个电池单体或每个电池模块 (一般为几十个模块) 配备一个采样模块, 通过隔离的串行总线集中到总控制模块。其结构如图4所示。
测量原理:假设BMS电池组单体电池数达260个, 分成26个模块, 电池组标称电压312 V, 以模块单位进行电压测量。模块电测量采用分压式方案, 采用浮地技术, 以扫描方式快速完成各模块电压及总电压数据采集, 从而实现硬件部分分时复用, 降低了成本。利用仪表放大器极高输入阻抗、优良的共模抑制、线性度、温度稳定性、可靠性特点, 调理分压后的信号电压, 以便A/D模块处理。仪表放大器前接入一组电子开关, 以实现模块电压的正负交替。
电池管理系统 (Battery Management System-BMS) 电压的最低采样周期为20 ms, 由于采集点所处的共模电压较高而2个采集点间的压差不大, 所以需要良好的隔离实现监测。隔离具体体现在采集电路前端 (待测电池组端点压) 与处理后端 (采集电路) 的隔离。另外, 隔离还应考虑在各个单体电池监测通道间的隔离, 也就是说, 当后段电压采集电路出现故障, 不能导致前端电池的损坏。电压采集电路必须保证测量系统和被测系统的共地。
3.2 电流采集
由于蓄电池组是由电池单体串连组成的整个供电系统, 故只需设置一个电流采集点即可。
首先由于电动汽车上电机采用PWM控制, 电流是脉动的, 其次在助力和能量回馈2种模式间的切换时电流正负数值从几安到数百安培, 且变化率较大。因此必须选用响应速度快、具有优良线性度的高精度霍尔传感器作为电流采集单元。
试验中我们选取了本系统选用的Delphi公司生产的PMIl00DCE型号的闭环形式的霍尔电流传感器。
3.3 温度采集
本文选择的热敏电阻为NTC (负温度系数) 型, 它是一种热敏性半导体电阻器, 其电阻值随着温度的升高而下降。电阻的温度特性可以近似地用下式来表示:
RT=RN*EXP B (1/T-1/TN)
式中, RT、RN分别表示NTC在温度T (K) 和额定温度TN (K) 下的电阻值 (Ω) ;T、TN为温度, 单位K (TN (K) =273.15+TN (℃) ) 。
B称作B常数, 为热敏电阻特定的材料常数。
因此NTC热敏电阻的实际特性, 只能粗略地用指数关系来描述, 所以这种方法只能以一定的精度来描述额定温度或电阻值附近的有限的范围。
4 电池管理系统软件设计
主程序主要完成系统的初始化、初始状态的显示以及数据采集、SOC计算、CAN通讯等子程序的调用。整个软件设计主要是针对放电进行计算和管理, 充电时BMS只是起到实时检测的作用, 没有充电算法的设计。主程序功能如下:
(1) 初始化:包括TMS320F2407内部各寄存器的初始化、事件管理器各命令寄存器的初始化、中断命令字初始化, 此时禁止全部中断。
(2) 数据采集子程序:通过TMS320F2407 I/O口控制采集电路中的各个芯片, 使各个模拟信号按要求进入到TMS320F2407A/D转换口。
(3) SOC计算子程序:这个子程序是整个软件的核心, 贯穿整个软件程序。从开始的获取数据、数据采集, 到最后的CAN通讯、显示, 数据保存等都与计算SOC有关。
针对荷电状态 (State of Charge, SOC) 的计算中, 其中荷电状态的定义如下:
式中, Q1为一蓄电池在计算时刻的剩余容量;Q0为一蓄电池在计算时刻的总容量。
(4) 电池状态判断子程序:这一部分也是不可缺少的。电池管理系统的管理很大程度上取决于此。
(5) CAN通讯、显示子程序:软件设计的结果主要是通过CAN总线传输到控制中心, 使用车载液晶进行显示。这里的显示子程序是指在BMS控制板上的LED显示模块。它只是进行简单的SOC显示和故障报警, 是一个补充的显示作用, 便于BMS系统独立调试, 以及联调时监视BMS部分运行状态。
(6) SOH计算子程序:根据SOH的定义进行计算。并附上软件设计的2个关键流程图, 如图5、图6所示。
5 结语
本文针对电池管理系统给出了较浅显的分析, 提供了一套完整的硬件设计方案和软件设计的思路。但其中仍然有不少需要进一步完善的地方, 在硬件方面:DSP产生的干扰误差如何处理、电池均衡电路和热处理都需要进一步的研究和完善;软件方面:特别是在SOC算法方面, 可以利用硬件短路对电池基本信息全面采样, 尝试多种估算方法, 比较分析。还可以尝试当前流行的方法, 建立电池模型, 将模型与实际计算相结合, 完成规范的算法等。
参考文献
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电动汽车电池管理 篇10
随着石油等作为传统机动车动力来源的化石燃料的紧缺,以及传统机动车排放物所带来的环境破坏日益显著,使用电动汽车替代传统机动车成为日常代步工具已成为业界的共识[1,2]。电动汽车依靠电能驱动,在行驶过程中不会产生尾气,从根本上解决了使用化石燃料汽车造成的污染问题[3]。在微电网中,电动汽车还可作为一种柔性负荷来提高电力系统的可操作性,减少因新能源的接入而引起的电网波动问题,提高电能质量[4,5,6]。
在电动汽车的产业发展过程中,充换电服务网络的建设和运营起着举足轻重的作用,目前电动汽车的主要充换电运营模式有慢速充电、快速充电和电池更换3种[7]。慢速充电模式通常在电动汽车动力电池电能消耗完之后,使用充电桩对乏电电池进行小电流充电,充电时间较长,对蓄电池寿命影响较小,适合作为电动汽车的常规充电模式。快充模式使用大功率充电桩对电动汽车电池进行 大电流充电,充电时间较短,但对充电桩/站设备要求高,对蓄电池寿命有一定影响,适合作为电动汽车的应急充电模式。换电模式直接将电动汽车的乏电电池使用人工或机械装置更换为满电电池,对电动汽车电池箱、电池架和充电装置的结构兼容性要求较高,适合公交车和出租车等集团化电动汽车的加电。
对电池组的状态进行监控是确保充换电服务质量的关键 之一。 传统电池 组管理系 统 (battery management system,BMS)可以实现单电池组的工作状态监测、剩余电量和里程预测以及保护功能,保障动力电池安全运行,最大限度地提升电池的存储能力和循环寿命。然而作为动态流转的资产,当电池组存储在充换电站时,其流转状态和工作状态都需要时刻处于监控之下,充换电站站内监控管理系统需要掌握的电池组全局状态作为智能充换电业务的数据支撑[8,9,10]。单电池组的BMS联网功能弱,在仓储和配送环节难以将电池组的状态监测信息汇集到站内监控管理系统中。
将物联网技术引入充换电站内电池组管理可以解决上述问题。文献[11]提出了在电动汽车内部署物联网感知设备,由含射频识别(RFID)芯片的用户缴费卡、地理信息系统(GPS)定位器以及传感器构成小型的车域物联网。由车域物联网内的传感器设备与充换电站内的感知设备通过RFID技术组成无线传感器 网络 (wireless sensor network,WSN)。 针对换电业务中待更换电池存储在电池架上,无法利用车域物联网进行信息传输的问题,文献[7]提出了使用安装感知设备的智能电池架对电池状态智能感知,并与运营支撑系统及站 域物联网网关通 信。 但是这种应用方式限制了数据传输的空间范围,同时由于增加了电池组与电池架之间的数 据传输接口,因而也增加了充换电站的投资和运营难度。
针对上述问题,本文从智能充换电服务对于电池组管理的实际需求出发。提出在BMS中集成智能感知模块构成智能电池组,利用RFID技术识别电池ID,利用WSN技术实现电池组状态的实时传输。并根据业务特点,在IEEE 802.15.4协议基础上扩展出了分簇多跳路由协议,通过网格的划分和分簇多跳算法,可以有效地延长WSN的生存期,提高系统的可靠性。智能电池组的应用可以使电池组的状态在充换电全流程中受到感知和监控,从而提高充换电业务管理效率、缩短电池组周转周期、降低电池组管理维护难度。
1充换电业务的智能化监控与管理
含智能电池组的充换电系统设计和运营需满足智能充电和智能换电两大业务需求。本文提出的基于物联网3层架构的充换电业务模型如图1所示。
1)智能充电业务
智能充电服务主要依赖车内感知设备通过车域物联网网关与站内监控管理系统进行数据交换,实现充电智能闭环。车载GPS装置可感知最近的充换电站并引导车辆路线,到达充电站后,车内BMS和电子标签可通过车域物联网网关,利用无线通信技术与站内无线收发装置组通信,在车辆动态运行过程中完成车辆识别、充电位引导、用户身份关联、 充电和费用结算的流程。在充电过程中,充电桩与电动汽车之间还可通过控制器局域网络(CAN)总线等方式通信,对充电过程进行监控和状态控制。
2)智能换电业务
智能换电业务与充电业务的最大区别在于换电过程中流转的是电池组而不是车辆,因此需要在电动汽车动力电池组内设置电子标签、传感器和无线收发器等智能感知装置,从而使存储在未配备通信接口的电池架上的电池组通过汇聚节点将状态汇集到站内监控管理系统中。在车辆达到充换电站后, 输送装置根据系统中的数据选择处于满电状态的电池组并通过输送设备传送至充电位进行更换,避免将乏电电池、故障电池提供给电动汽车用户。
从上述分析可以看出,将智能感知装置设置在电池组上构成智能电池组,可同时满足智能充电和智能换电的需求。在充电过程中,智能电池组可成为车域物联网的一个组成部分,通过车域物联网网关对外通信;在仓储状态中,每个智能电池组可单独成为一个无线传感网节点,多个节点组网并实现与站域物联网之间的数据交换;在配送状态中,可以通过对电池组电子标签的感知获取其ID和位置。
在对于无线通信技术的选择上,Wifi和2G/3G等远距离无线通信技术的成本高且功耗大,因此在电动汽车 换电服务 的BMS中使用无 源RFID与WSN等近场通信 技术具有 更大的优 势[12]。基于RFID技术的BMS通过在电池箱中安装具有唯一身份标识的RFID标签,使用专用固定/移动式读写器向RFID标签读写该电池组的进出库情况,再由读写器通过有线/无线方式与站内监控管理系统通信,从而完成对电池组状态的跟踪。但是RFID读写器需由人工手持操作,或安装在传送系统的固定位置,因此只能在管理人员或电池组的动态运动中完成对于电池组的识别,对于处于静止存储状态的电池组管理效率 低。比较而言,WSN技术可以动 态组网,节点计算能力和存储空间较强且安全性高, 可以对电池组进行更全面和实时的状态监控。但缺点是需要电源供电,节点的剩余能量决定了网络的生命周期。因此,本文构建 了利用WSN和RFID技术互补优势 的电动汽 车充换电 站物联网 系统, 图2给出了一个示例。
在电池存储区,智能电池组同时也是WSN中的一个传感器节点,区域内的智能电池组节点通过多跳路由,采用自组网方式将电池ID、剩余能量等信息传递到汇聚节点,由汇聚节点将融合后的数据通过站内以太网传输到站内监控管理系统。站内监控管理系统也可以将控制指令通过多跳路由发送给特定智能电池组节点,完成对其运行状态的查询。
在充换电区,安装在智能电池组内的RFID应答器与电池组一一对应,通过与站内RFID读写器通信,将电池ID、型号、用户、电压等信息传输至站内监控管理系统,并确定下一步的服务流程,从而节约了电池识别的时间,提高了充换电服务效率。
2智能BMS结构设计
智能电池组在普通动力电池基础上扩展了数据通信功能,而这些功能需要集成在BMS中。如图3所示,本文设计的智能BMS由电池管理模块、电压管理模块、智能感知模块和供电模块共同组成。
1)电池管理模块
电池管理模块采样单体电池的电压和温度等数据,对单体电池进行保护措施和电压均衡控制。
2)电压管理模块
电压管理模块对电池组动力母线高压和电流进行采样,对高压回路进行充放电控制和状态监控,实现过压、过载、过流、绝缘等保护功能,并控制12V供电电源。
3)智能感知模块
电池管理模块和电压管理模块可分别用微处理器实现,采集的单体电池状态信息和电池组状态信息传输至智能感知模块的Zigbee协调器[13],通过无线组网传输至汇聚节点。同时电池ID、电池型号、 额定电压和用户信息等静态数据在电池组出厂时通过RFID读写器写入电池组的无源RFID标签,可通过线圈与RFID感应器进行通信,这些静态数据也同时保存在WSN节点的存储器中。电池组的工作状态还可通过CAN总线传输至整车控制器并与充电桩进行数据交换。
4)供电模块
由于智能电池组节点封装在电池箱中,各功能单元的供电模块可以将电池组作为直流电源,通过降压获得所需工作电压。但是,考虑到电池组的能量不是无限供给,同时可能因为电池组故障而无法供电。此时如果将电池组的状态信息通过WSN传输到站内监控管理系统中,需要单独为智能感知模块中的WSN节点配置可充电的小容量电池作为备用电源,由电池组作为主电源对备用电源进行充电。 考虑到备用电源能量有限,需要通过低功耗硬件设计和合理的路由算法延长网络的生存期,以提高系统可靠性。智能感知模块中的RFID标签采用无源设计,不需要为其供电。
3电池组全景数据采集实施方法
在充换电站内构建基于智能电池组的电池组监控管理系统,能够通过WSN和RFID实时、动态地获取电池组的身份标识和状态,在充换电站的充电、 仓储、配送等各个业务环节采集电池组的全景数据。
1)仓储环节
对处于电池架上的电池组,由汇聚节点对其覆盖范围内的所 有电池组 状态进行 轮询,各个BMS智能感知模块中的WSN节点通过多跳路由协议进行组网,将BMS采集到的状态信息、电池ID和电池的位置传 输到汇聚 节点,电池ID可以映射 到WSN节点的IEEE地址以缩短通信报文的长度,最终汇聚节点将数据进行融合后通过以太网传输到站内监控管理系统。
管理人员也可以 通过手持 式RFID读写器与BMS无线通信模块中的RFID标签通信,获取仓储区电池架上电池组的ID,并通过读写器的Wifi模块与站内监控管理系统通信,完成对存储区域内电池组的盘点。
2)充电环节
在电池组分箱充 电时,充电机可 直接与BMS通过CAN总线通信,获取电池ID以及电池的状态信息,确定所服务的车辆识别ID等信息并传输到站内监控管理系统。对于不具备远程数据通信功能的充电机,可以利用BMS智能感知模块中的WSN节点,以WSN组网方式实时上传充电状态数据。
当电动汽车停靠在充电桩进行充电时,安装在电池组上的BMS可通过CAN总线与整车控制器进行通信,整车控制器同样通过CAN总线与充电桩通信,将电池ID、车辆识别ID和实时充电状态参数传输给充电桩,监控电池组的充电状态并将数据实时传输到站内监控管理系统中。对于具备无线通信功能的充电桩,可以作为一个WSN节点与BMS智能感知模块中的WSN节点进行点到点通信。
3)配送环节
处于配送过程中的电池组可通过手持式RFID读写器读取电池ID并进行记录。当电池组处于出入库状态 时,可以通过 库房门式RFID阅读器与BMS无线通信模块通信,批量读取正在通过的电池ID。同样可在换 电机械装 置或转运 装置上安 装RFID读写器批量识别电池ID[14]。
电池ID与RFID读写器的位置信息、读取时间信息共同确定了充换电站内处于配送过程中的电池组的时空状态,这些数据可以通过RFID读写器中的Wifi模块传输至站内监控管理系统。
4智能电池组的WSN路由协议
WSN路由协议负责将各个独立的节点形成一个数据传输网络[15,16,17,18,19,20,21]。由于WSN路由协议应用相关和资源受限的特性,需要根据充换电业务的场景和智能电池组的功能对现有路由协议进行演化,从而设计出适合智能电池组应用的WSN路由协议。 通过对电池组全景数据采集实施方法的分析,可以发现WSN组网模式主要应用于电池组仓储环节和分箱充电模式中,进而获得基于智 能电池组WSN节点分布的特点。
1)WSN为高密度网络,智能电池组节点移动性不强,为相对静态网络。
2)WSN部署在二维平面中,较少有障碍物。
3)智能电池组节点结构相同,最大传输距离相同。
4)汇聚节点部署于一个固定位置,且汇聚节点是唯一的,位于工作区域外围边缘,没有能量约束, 计算能力和存储能力相对较强。
5)最坏情况下,智能电池组节点由小容量备用电池供电,节点能量有限。
6)智能电池组节点物理位置可以预先估计。
基于上述特点,本文研究的网络模型假设n个智能电池组均匀分布在智能充换电站区域内。一般的WSN模型建立在广泛区域内大量随机分布的节点基础上,是以数据为中心,关心局部测量结果,而不是关心测量结果具体是由哪个节点传来的。而电池管理系统中每个电池都有独立的ID,甚至有相对固定的物理位置,汇聚节点关心由具体智能电池组节点传来的数据,这就要求可以预先用一种方式来标识智能电池组节点。
基于上述网络模型,本文提出一种新型的基于虚拟网格的分簇多跳路由协议。在网络初始化时各智能电池组节点根据其位置信息形成簇,汇聚节点获取网络中所有的簇。数据传输由汇聚节点发起, 并实时形成在动态选出的簇头之间从汇聚节点到目标簇的路由,由目标簇的簇头获取局部数据,如该簇中某个电池当时的状态数据,并向汇聚节点传输。
在目前大多数WSN中,节点都是有冗余的,即在不同节点之间存在多条路径。虚拟网格的提出正是建立在上述分析的基础上,即如果能够将仓储区域覆盖范围划分为若干虚拟的网格,保证网格中的任意节点都能够和相邻网格中的任意节点通信,那么,在同一网格中只要保证有一个节点的无线收发器处于工作状态,即使其他节点都处于关闭或空闲状态,那么依然能保证网络的连通性。
根据网络模型,如果链接是双向的,即如果一个节点能从一个邻居节点Ni获取数据,则其数据传输范围也能达到Ni,这里假定所有节点的传输距离同为R。此时定义如下的虚拟网格:相邻虚拟网格A和B,网格A中的所有节点能和网格B中的所有节点通信,反之亦然,同一网格中的所有节点都可以作为等价路由节点。
假设每个虚拟网格的边长为r,根据上述定义, 相邻网格中的节点距离不应超过节点传输距离R, 即相邻网格中两个节点的距离上限应该为R,则有
每个虚拟网格中的节点形成网络中的一个簇, 每个簇都有唯一的簇编号,在设定虚拟网格的尺寸之后,每个智能电池组节点可以根据自身的物理位置计算出其所在的簇编号。
在虚拟网格的基础上,提出了一种分簇多跳路由协议,协议可分为以下几个模块。
1)网格划分和簇形成模块
根据智能电池组节点的物理位置信息和射频 (RF)收发器的工作半径,将节点划分到相应的虚拟网格中,并使同一网格之中的节点相互获取信息,形成邻居表。
在每一簇中拥有两种角色:簇头(cluster head) 和终端设备(end device),每一同质节点都能够根据一定的机制在这两种角色之间切换。由各簇中的簇头节点将所采集数据传输至汇聚节点。
2)动态簇头选举模块
由于节点能量的变化,因此不可能做到单一节点始终担任簇头角色。在网络运行过程中,簇头只工作有限的时间,超时后动态重新选举簇头,以达到尽量延长网络寿命的目的。
3)簇间路由模块
在各簇头间形成一个多跳的数据转发网络,并在数据传输的同时进行动态的路由维护。首先,汇聚节点发起查询命令,簇间根据最小路径代价和簇头的剩余能量在簇头之间建立路由表。
4)数据传输模块
当网络中的智能电池组节点采集到应用相关的数据后,将根据代价函数选择代价最小的路径将数据反向路由至汇聚节点,并实时更新路由表以供下一次数据传输过程中计算路径代价。
当站内监控管理系统需要对某一智能电池组节点进行状态查询,且当前没有建立从汇聚节点到目标节点的路径时,路由中间节点使用估计代价来决定下一跳节点。估计代价包含归一化的中间节点到目标节点的距离以及节点的剩余能量。因此,在路径未建立时,首先要通过估计路径代价的方式来决定第1次路径的建立。
假设节点N向簇C中的智能电池组节点转发查询命令包P。当收到P后,节点N试图在其邻居节点中寻求距离和能量的平衡,使得选择的下一邻居节点最优,并使整个网络的能量消耗最小。节点N通过最小化邻居节点的已知代价h(N,C)达到上述目的。
网络中的每个簇头Ni都保存自身到簇C的已知代价h(Ni,C),相邻簇头之间不定期地向邻居节点报告自己的h(Ni,C)。如果因为路由从来没有建立而导致节点N没有关于其邻居簇头节点Ni到簇C的实际代价作为已知代价h(Ni,C),节点N将估算一个代 价代替h(Ni,C),称之为估 计代价c(Ni,C)[22]。
在WSN中,很多参数可以作为估计代价的测度,如距离、转发跳数、通信能耗、下一跳簇头节点的剩余能量等。在本文提出的协议中,根据距离和剩余能量计算中间节点到目标节点的路径代价:
式中:c(Ni,C)为节点Ni到目标节点所在簇C的估计路径代价;d(Ni,C)为节点Ni到目标节点所在簇C的簇几何中心的距离;e(Ni)为节点Ni已经消耗的能量;α为(0,1)间的可调权重参数。
由式(2)所确定的路径代价可以作为评价路由路径的数值标准,由此可以在簇间建立骨干路由路径。在路径建立的过程中,通过交换邻居节点能量获取路径代价,逐跳地在每个簇头节点上建立反向的从数据源到汇聚节点的最小 代价路由。初始时刻,所有节点已消耗能量为0。汇聚节点的路径代价为0,汇聚节点首先选择距离它最近的簇i的簇头节点Ni为第1跳节点,将查询命令传输给节点Ni。 节点Ni在获取查询命令后,如果发现查询目标是其邻居簇,则直接转发查询命令至该邻居簇。否则, 节点Ni通过能量更新机制获得归一化的所有相邻簇头节点的已消耗能量,并计算出其所有邻居簇头节点距目标簇几何中心的距离,根据路径代价函数计算出代价最小的邻居簇j,将查询命令转发给它。 节点Ni维护一张路径代价表,记录由它到簇C的已知代价。当节点i选择出代 价最小的 邻居簇头Nj后,将h(Ni,C)设置为h(Ni,R)+c(Ni,Nj)。 其中c(Ni,Nj)为将数据包从节点Ni传输至Nj的路径代价,同样由代价函数获得。簇头节点Nj依次执行上述操作,查询命令传送至目的节点所在簇的簇头为止,此时由汇聚节点至目标节点的路由建立完成。上述路由建立过程见图4。
5协议仿真分析
在IEEE 802.15.4标准上实现了本文提出的路由协议[23],并使用OMNet+ +[24]的网格描 述 (network description,NED)语言在sim.ned文件中创建以下仿真模块。
1)两个简单 模块:Sink模块和Node模块。 Sink模块为汇聚节点模块,Node模块为智 能电池组节点模块。
2)一个复合 模块:SimNetwork模块。其中对简单模块参数进行赋值。
3)一个网络:simNet网络。程序编译后仿真环境能够识别NED定义中的该网络,并对其进行仿 真操作。
取节点数n=36,正方形存 储区R边长L = 50m,通信半径r=3 m,网格边长s=10s,在路由过程中,同一簇单元中的各节点相互等价。簇头选举情况如图5所示,其中左上角为汇聚节点,其余智能电池组节点均匀分布在工作区域R中,智能电池组节点上方依次标出簇编号、地理位置信息和剩余能量。其中标示出的为选举出的簇头,可以看出, 一个簇(4个成员节点)中只有一个簇头,且每个簇总是选择剩余能量最多的节点成为簇头,这就保证了簇头工作时间的最大化。
汇聚节点定时每隔100ms发出一条针对智能电池组节点k的查询命令,首先发给最近簇(簇编号65537)的簇头节点,然后由其根据本文提出的路由算法进行命令转发,直到到达k所在簇的簇头为止。 图5中实线箭头和虚线箭头分别为查询节点34和节点22的实时路由建立情况。可以看出,到达节点34选择了最近的路径,而达到节点22的过程中,没有选择最近路径,而是根据路径代价公式,综合选出了代价最小的路径。
通过多次仿真可以对协议的性能进行总结。在网络形成初期,由于各节点的剩余能量都较为充足, 同时由于簇头的选举次数不够,本协议对网络中节点能量均衡性的作用还未完全体现。经过较长时间运行后,通过多轮的簇头选举,剩余能量较多的节点有更大的机会成为簇头,最终各节点消耗能量较为平均,从而起到延长网络生命周期的目的。
6结语
电动汽车锂离子电池发展前景 篇11
【关键词】电动汽车，锂离子电池，安全性
【中图分类号】TM912 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）04-0099-01
地球环境的不断恶化和能源的持续紧缺是当今人类面临的两大问题。近年来，发达国家已经投入了大量的资金和人力去研究开发节能环保的电动汽车技术，试图解决或缓解这些与环境和能源有关的问题。随着全世界石油资源的逐步枯竭和汽车尾气对环境污染的日益严重，纯电动车（EV）或混合电动车（HEV）以及相应动力电源的研究、开发及其应用得到迅速发展。当前，纯电动车或混合电动车主要使用传统化学电源如铅酸和镍氢电池作为驱动能源，但是它们使用寿命短，而目废旧电池容易造成环境污染；同时，锂离子电池具有体积能量比和重量能量比高、电压高、自放电率低、无记忆效应、循环寿命长等优点，是一种“绿色环保”的二次能源电池，因此锂离子电池具有取代铅酸和镍氢电池作为电动车能源的绝对优势。锂离子动力电池的开发及其应用成为人们目前的关注热点。从中国锂电池行业的发展来看，国务院通过了《“十二五”国家战略陛新兴产业发展规划》，把发展战略性新兴产业作为推动经济发展方式转变、缓解当前经济运行下行压力、保持经济长期平稳较陕发展的重要手段。
人们现在清楚地认识到，高能量密度的动力电池作为电动车关键技术之一，其进展已经成为左右今后电动汽车的重要因素。目前，二次电池中比较成熟的有铅酸电池、镍氢电池、镍镉电池和锂离子电池，应用比较广泛的是铅酸电池和镍氢及镍铬电池。但是，由于铅酸电池和镍氢及镍铬电池能量密度低，电池内存在有毒的重金属化学元素，因此这些电池在电动汽车上无法得到普及应用。锂正极的锂离子二次电池能量密度达到120Wh·kg-1以上，是铅酸和镍氢及镍铬电池的2至3倍，循环寿命是现行二次电池体系中最长的，高达1000次以上。另外，锂离子电池内不含有毒的化学元素，且回收技术简单，越来越多的人把电动汽车用电池的未来寄托在了锂离子电池上。
近几年的一些报道表明，人们在动力锂离子电池的研究开发方面已经取得了一些进展，电动汽车的批量生产在国内外的多家汽车厂家已经实现，电动大巴和电动小轿车在道路上也已经屡见不鲜。动力锂离子电池的安全性是人们关心的另一个重要问题。这是因为笔记本计算机和携带电话中使用的锂电池的正极材料在充电状态下容易释放出大量气体和热量而爆炸或着火。在过去的十多年中，曾有多个国家报道过不少有关锂电池爆炸或燃烧导致的事故，2006年日本索尼公司被迫召回近一千万块笔记本电脑电池的事件，2007年日本松下电池召回四千六百万块携带电话用锂电池的事件，使锂电池的安全性问题再次成为人们关注的焦点。根据报道的锂离子电池的电化学性能来看，锂离子电池的正极材料有很多种，主要有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、三元材料、磷酸铁锂等。其中钴酸锂是目前绝大多数锂离子电池使用的正极材料。该类电池不仅存在安全性方面的隐患，而且电池的输出功率特性比较差。更重要的是，钴是一种紧缺的金属资源，很难确信这是一类能够满足今后市场需求的电动汽车用动力锂离子电池。人们已经比较清楚地了解到尖晶石结构的锰酸锂在充电状态下脱锂氧化物结构十分稳定，用锰酸锂为正极材料的锂电池的热稳定性和安全性要远远优于钴酸锂正极的二次电池。但是，由于大容量动力电池中储藏的电能是通常携带电话的几十倍或几百倍，因此仅仅考虑使用热稳定的正极材料来解决电池的安全性问题显然是远远不够的。可以说，与钴酸锂体系的小型锂离子电池相比较，是由于我们的锰酸锂动力锂离子电池独特结构设计和有效的电池管理系统，才使得即使是400Ah和400v的大容量动力电池系统，其安全性也可以有效地得到保证。但即使如此，今后电池安全方面的工作依然是大量的，尤其是需要花时间彻底解决由有机材料构成的隔膜和电解液导致的安全性问题。
电动轿车工作与传统的燃油汽车相比较，尽管从外观来看，电动汽车还没有什么变化，但其结构已经与传统汽车有了本质的区别。在电动汽车中，高效率的二次电池能源取代了燃油，马达代替了内燃机，电子信息控制技术取代了机械的控制和操作。简而言之，电动汽车可以归纳为三大部分，即以锂离子二次电池为主的能源系统，以电动马达为主的驱动系统，以及以电子技术为主的控制系统。由试验车行车测试的实验结果来看，仅就节能环保来看，电动汽车电能的利用效率很高，充进去的电能几乎99.9%的可以用来驱动车辆的运行。与电动汽车相反，由于燃油汽车内燃机的燃油效率低下，燃料的大部分都转化成热量和废气排放到车体外了。以用锂离子电池能源系统开发的一辆电动轿车为例，它的几个关键技术参数为：加速到达100km的时间15s；行驶100km消耗的电能为十千瓦时。这些数据说明该车的动力性能与同类燃油轿车相当，但运行成本仅相当于燃油车的十分之一。
在西方科技发达国家，近年来在铅酸以及镍氢和镍铬二次电池基础上开发出的控制系统和驱动系统技术已经取得了进展，而安全的高能量密度锂离子二次动力电池技术的突破，使得电动汽车整体技术的实用化由多年的等待成为了现实。鉴于传统的汽车产业在短期内即可以为电动汽车提供所需要的零部件，而不用油，没有废气排放，没有噪音的电动汽车或利用夜间多余的电力充电即可，或使用太阳能和风力发电设备产生的电能，因此随着三大电动汽车尖端技术的进步，在短时间内让人们接受电动汽车这一新型的节能环保产业是有可能的。现在，由于人们有足够高的环保意识，电动自行车、电动摩托车、电动船、轻型电动汽车、公共场所的电动载人载货车等发展迅速。
汽车实训中心蓄电池的管理与维护 篇12
随着我国汽车工业的发展, 汽车相关行业对于汽车类人才的需求量越来越大, 在这个大背景下, 国内众多的大学及职业类院校开设了汽车类专业。有汽车相关专业是一个理论与实践并重的专业, 因此必须设置实训中心来满足实验及实训环节的需要。
在汽车实训中心中, 需要使用蓄电池的主要有各种实训车辆及实验台架。笔者所在单位是一所示范性高职院校, 以我院汽车实训中心为例, 主要有发动机拆装台架8台, 动机性能测试台架4台、发动机故障诊断台架8台、汽车电器万能试验台1台、全车电路试验台6台等种类繁多的实训台架配备有蓄电池。加上7辆整车上的蓄电池, 共计37个蓄电池。只有蓄电池性能及状态优良, 实践教学才能顺利实施, 教学才能收到较理想的效果。
2 蓄电池的使用特点
目前, 汽车实训中心所使用的蓄电池主要是铅酸蓄电池, 以干荷电铅蓄电池和免维护蓄电池为主。目前, 我国生产的铅酸蓄电池的寿命, 一般为250~500次循环。从使用角度说, 就是指使用时间的长短。国产铅酸蓄电池的正常使用寿命, 一般在两年年左右。目前蓄电池的造价相对比较高, 而且实训中心的蓄电池远不如正常使用的汽车的蓄电池使用率高, 更容易出现早期损坏, 因此必须进行合理的维护才能保证其具有足够的使用寿命[1]。
铅酸蓄电池是一种可逆性的直流电源, 可以反复充电、放电。充电过程是将电能转变为化学能并储存起来;放电过程是将化学能变为电能。铅酸蓄电池充、放电过程的化学反应式如下[2]:
PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O
3 铅酸蓄电池早期损坏的原因及预防
造成铅酸蓄电池早期损坏的原因是多方面的, 但最普遍、最突出的问题是:活性物质脱落、自行放电和极板硫化。
3.1 活性物质脱落
蓄电池在正常使用中, 由于极板要随着电池反复充放电而反复膨胀和收缩, 活性物质便会自行脱落, 特别是正极板。在正常情况下这种活性物质的脱落是缓慢的, 危害不大, 但是, 如果使用不当则会加速活性物质的脱落。预防极板活性物脱落的主要措施:
a.不要使蓄电池连续大电流放电, 特别是冬季冷车起动;b.必须按技术标准调整发电机电压调节器的限额电压, 防止过充;c.蓄电池要在车上固定牢靠, 拆装接线不要用工具敲打。
3.2 自放电
蓄电池充足电后, 在放置期间电量自行消失, 叫做自放电。自放电的是不可避免的, 故障性自行放电是指充足电的学电池在30天内每昼夜容量降低超过2%。防止故障性自行放电的措施有:
a.注意蓄电池外部保持清洁、干燥;b.配制电解液应该选用纯度较高的硫酸和蒸馏水。
3.3 极板硫化
硫化就是蓄电池在放完电或充电不足的情况下, 长期放置, 不按时充电, 极板表面形成一层白粗结晶的硫酸铅, 由于这种物质颗粒大, 极板与电解液的接触面相对减小, 导电性差, 还会堵塞极板孔隙, 增大离子的渗透阻力, 使蓄电池内阻显著增加, 容量大幅下降[3]。
避免蓄电池硫化的主要措施有:
a.尽可能使蓄电池经常处于充足电的状态, 必要时进行补充充电;b.根据气候和地区的差别, 正确选用电解液比重。
4 管理与维护制度的建立
4.1 建立制度的必要性
对于经常使用的车辆来说, 蓄电池的维护相对比较简单, 因为使用率高, 蓄电池的亏电现象较少。但是对于实训中心的蓄电池来说, 使用率比较低, 主要为实习, 实训及实验时才会使用, 因此容易出现极板硫化现象, 出现早期损坏, 影响蓄电池的使用性能, 影响实践教学的正常进行。
以我院为例, 在实训中心刚成立时, 由于对蓄电池缺少管理经验, 导致使用率较低的发动机拆装台架、故障诊断台架的部分蓄电池由于长期亏电引起极板硫化, 容量下降, 不能正常启动发动机, 必须借助启动电源才可保证台架的正常使用, 影响了实习的教学质量。
蓄电池在汽车实训中心中的作用比较重要, 大多数院校都是在进行统一采购的购置的, 一般不会单独购置。蓄电池出现早期故障后, 修复工作比较困难, 一般无法恢复, 重新购置代价又比较高并且现行院校资产管理制度也不允许。因此, 出于实际情况, 只有建立合理的管理与维护制度, 提高设备的利用效率, 才能保障实践教学的顺利进行。
4.2 管理与维护制度
根据院校的教学运行规律, 对于汽车实训中心的蓄电池必须建立和教学相配套的管理制度。根据笔者从事汽车专业教学的经验总结, 以及我院实训中心运行时多年的经验和教训, 通过专业教师和实训中心管理人员的多年探索, 建立了如下蓄电池管理与维护制度, 逐步的解决了蓄电池的管理中的相关问题, 以供大家借鉴:
4.2.1根据汽车专业学年教学计划, 在学期开始之前, 归纳出实践教学相关项目所需实训设备, 列出设备使用时间表, 将实训及实验项目所用到的设备中有关蓄电池的专门列出时间表, 并根据时间表, 将相关蓄电池提前一周检查确认其技术状态, 根据情况进行相应处理。
4.2.2对实验台架和实训车辆的蓄电池进行分类管理。对实验台架的蓄电池可全部取下放到一起进行分类编号, 比如将蓄电池按其容量和所配套发动机种类进行分类并编号管理, 使用前在根据需要将其安装到相应设备上, 以供使用。
4.2.3配套充电机和蓄电池检查和维护设备及耗材。充电机最好有硅整流充电机和快速充电机, 其规格根据蓄电池种类和容量选购, 检查和维护设备主要是蓄电池专业密度计、万用表、高率放电计, 有条件的可购置蓄电池性能检查仪。同时还应有蒸馏水和蓄电池专用电解液调整液等耗材[4]。
4.2.4建立定期检查制度。根据汽车蓄电池特点, 可进行一下工作
a.保持蓄电池外表面的清洁干燥, 及时清除极柱和电缆卡子上的氧化物;保持加液孔盖上的通气孔的畅通, 定期疏通。
b.每周测量一次蓄电池端电压、相对密度和温度, 并及时记录, 与标准值相比较, 分析蓄电池技术状态。
c.每月检查一次电解液液面高度, 应在液面两极限位置刻线之间, 不足时应补加蒸馏水, 切勿随意添加电解液;使用高率放电计测量放电电压, 当冬季放电超过25%, 夏季超过50%时, 应及时使用硅整流充电机进行定电流补充充电。
d.每半年进行一次容量检查, 按20h放电率做放电试验, 放电电量应不小于额定容量的90%。对于放电电量较小的应判断其问题, 如是极板硫化, 应进行去硫化充电, 并检测其容量, 符合要求的继续使用。
e.配合学期内实践教学运行, 确保每个蓄电池上车和上台架前充足电, 技术状态良好, 完成教学后全面检查完毕后方可集中储存。
f.对于已经损坏的蓄电池, 能进行修复的必须修复, 不能修复的应集中报废回收处理, 避免污染环境。
5 结束语
本文仅是对涉及汽车实训中心蓄电池管理维护的作了简要探讨, 在实际的管理维护工作中, 尚需根据相关的规范或要求和学校的具体情况, 进一步确定具体的操作方法和相关注意事项, 其中心工作是保持蓄电池良好的技术状态, 延长使用寿命是一项细致的工作。只要按科学规律办事, 从而尽可能的提高设备的利用率, 保障实践教学的正常运行。
参考文献
[1]马文胜.汽车蓄电池的正确使用和管理[J].河北交通科技, 2006, 9:59～60.[1]马文胜.汽车蓄电池的正确使用和管理[J].河北交通科技, 2006, 9:59～60.
[2]肖永清, 肖军.汽车蓄电池的使用与维修[M].北京:中国电力出版社, 2004[2]肖永清, 肖军.汽车蓄电池的使用与维修[M].北京:中国电力出版社, 2004
[3]白慧.浅谈变电站蓄电池的管理与维护[J].中国石油和化工标准与质量, 2011, 4:35.[3]白慧.浅谈变电站蓄电池的管理与维护[J].中国石油和化工标准与质量, 2011, 4:35.