摘要：電動(dòng)汽車蓄電池組的工作狀態(tài)重要指各電池在工作時(shí)的端電壓、工作電流和溫度5個(gè)參數(shù)的變化情況。對(duì)電池工作狀態(tài)的檢測(cè)通常有集中式檢測(cè)法和分布式檢測(cè)法，采用“部分”集中、“整體”分布的思路，將電池分成若干分組，每個(gè)分組集中檢測(cè)，各分組分布檢測(cè)，同時(shí)，采用“橋電容”技術(shù)解決了蓄電池組單體端電壓檢測(cè)中存在的參考點(diǎn)選擇和被測(cè)電池與檢測(cè)設(shè)備隔離的問題，形成了一種具有完全隔離功能的集中／分布式檢測(cè)法。經(jīng)過試驗(yàn)，該檢測(cè)法電壓、電流和溫度采集功能正常，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可靠。關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車；汽車工程；電池；集中／分布檢測(cè)

0引言蓄電池技術(shù)是下一代汽車――電動(dòng)汽車的核心技術(shù)之一。蓄電池是復(fù)雜的電化學(xué)系統(tǒng)，國內(nèi)外對(duì)電池管理技術(shù)都進(jìn)行了大量的研究，取得了許多成果。一般認(rèn)為電池管理系統(tǒng)重要有如下功能：電池狀態(tài)參數(shù)采集(包括溫度、電壓、電流等)；電池荷電狀態(tài)(Stateofcharge，SOC)的準(zhǔn)確估計(jì)；不健康電池的早期診斷；對(duì)電池組安全運(yùn)行全面監(jiān)控，如防止電池的過充電和過放電等等。由于電動(dòng)汽車蓄電池組通常是由幾十個(gè)(上百個(gè))單體電池組成，所以，每一個(gè)單體電池的工作狀態(tài)正常與否不僅反映電池組性能的好壞，而且影響電池組的容量及剩余能量。實(shí)踐表明，在電動(dòng)汽車運(yùn)行過程中，如不及時(shí)檢測(cè)，找出老化電池給予調(diào)整，電池組的容量將變小，壽命將縮短，影響整個(gè)電池組的高效安全運(yùn)行。電池工作狀態(tài)的檢測(cè)由電池管理系統(tǒng)(BatteryManagementSystem，BMS)完成，而電池管理系統(tǒng)的其他功能(包括剩余能量的計(jì)算)都是建立在電池工作狀態(tài)檢測(cè)的基礎(chǔ)之上的，研究蓄電池組工作狀態(tài)檢測(cè)方法對(duì)電動(dòng)汽車的發(fā)展具有非常重要的意義。

lBMS的基本結(jié)構(gòu)湖南大學(xué)研發(fā)的電動(dòng)汽車(EV一3號(hào))采用的BMS結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。該BMS由電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、電池核電狀態(tài)、(SOC)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)3部分構(gòu)成。傳感器、電池監(jiān)控系統(tǒng)和SOC系統(tǒng)構(gòu)成底層系統(tǒng)，數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)為上層系統(tǒng)，系統(tǒng)之間通過內(nèi)部CAN總線通信。

2蓄電池組工作狀態(tài)檢測(cè)方法電動(dòng)汽車蓄電池組一般都采用串聯(lián)方式工作，工作電流與單體電池是相同的，檢測(cè)比較容易，而端電壓的檢測(cè)則比較麻煩。若只檢測(cè)電池組的端電壓，方法很簡單，只需在電池組的兩端接上檢測(cè)電路即可，但這樣做是不行的，因?yàn)殡m然可以得到總的工作電壓，但無法判斷具體單體電池的端電壓，而只要有一塊電池出問題就會(huì)影響整組電池的正常工作和性能；另外，對(duì)檢測(cè)電路精度要求高。一個(gè)單體電池端電壓的正常工作范圍比較小，比如12V鉛酸電池的終止電壓在10V左右，電壓變化范圍在2～3V之間，檢測(cè)電路只要10％的精度即可檢測(cè)出1V的變化量。若24塊12V鉛酸電池串聯(lián)，額定電壓是288V，放電終止電壓是240V，電壓的正常變化范圍是48V，假如一塊電池的端電壓降至9V，那么反映在總電壓上為285V，只變化了大約1％?？梢?，檢測(cè)電路的精度至少要達(dá)到1％以上才能檢測(cè)出幾伏電壓的變化。而整組電池檢測(cè)很難發(fā)現(xiàn)單體電池的緩慢變化，包括單體電池本身的老化和因單體電池一致性問題而帶來的積累效應(yīng)。整組檢測(cè)無法檢測(cè)電池及電池組實(shí)際容量，無法篩選其中已老化的電池。實(shí)用的方法是檢測(cè)每一個(gè)單體電池。但關(guān)于串聯(lián)形成的電池組，要自動(dòng)檢測(cè)每個(gè)單體電池的端電壓所遇到的重要問題是測(cè)量參考點(diǎn)的選擇以及檢測(cè)電路與被檢測(cè)電池組的電隔離問題。電位參考點(diǎn)的選擇不僅如上所述影響測(cè)量精度，還對(duì)測(cè)量電路的測(cè)量范圍提出了很高的要求。而被檢測(cè)電池組與檢測(cè)電路的隔離不僅涉及到系統(tǒng)的安全還影響檢測(cè)電路的復(fù)雜度和可實(shí)現(xiàn)性。目前采用的重要是分布檢測(cè)和集中檢測(cè)兩種方法。1)分布檢測(cè)法所謂分布式隔離檢測(cè)技術(shù)，就是將單體電池電壓及溫度的檢測(cè)模塊化、本地化，然后再通過一定的通訊手段將這些檢測(cè)模塊檢測(cè)的數(shù)據(jù)集中起來，最后統(tǒng)一處理。這樣做的目的就是要解決集中檢測(cè)方法所存在的種種問題。原理圖見圖2。

其重要優(yōu)點(diǎn)是：(1)連線簡單，省去了多路轉(zhuǎn)換開關(guān)，性能可靠。(2)測(cè)量精度較高，比較符合汽車電器CAN總線化的發(fā)展趨勢(shì)。(3)分布式模塊解決了參考點(diǎn)問題，利用總線通信方式(采用光耦器件)解決了主控機(jī)與電池組的隔離問題。但應(yīng)用分布式檢測(cè)技術(shù)還必須解決以下幾個(gè)問題：(1)由于檢測(cè)模塊直接從被測(cè)電池上持續(xù)取電，不利于節(jié)能和安全。(2)當(dāng)電池較多時(shí)，模塊數(shù)量也多，使得成本和復(fù)雜度提高，并且要求通信總線有較高的帶載能力。從功能上看，檢測(cè)模塊重要由檢測(cè)子模塊和通信子模塊兩大部分組成。檢測(cè)子模塊要完成數(shù)據(jù)的采集和調(diào)理任務(wù)，而通信子模塊則要溝通與主控電路的信息交流，接收主控電路的指令，上傳由檢測(cè)子模塊供應(yīng)的檢測(cè)數(shù)據(jù)。因?yàn)槠囯娖鞯陌l(fā)展方向是采用CAN總線技術(shù)，所以，通信子模塊與主控電路之間應(yīng)該采用CAN總線連接。