[發明專利]一種純電動汽車車載電池外特性的模擬系統及方法

有效

• 申請號: 201610898546.2
• 申請日: 2016-10-14
• 公開（公告）號: CN106569053B
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發明（設計）人: 朱榮明;楊小亭
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G01R1/28
• 代理公司: 北京世譽鑫誠專利代理事務所(普通合伙) 11368
• 代理人: 仲伯煊

本發明涉及一種純電動汽車車載電池外特性的模擬系統及方法。一種純電動汽車車載電池外特性的模擬系統，包括控制計算機、至少一個溫度模擬器和至少一個單體電池輸出電壓模擬器。一種純電動汽車車載電池外特性的模擬方法包括1功能選擇；2初始化功能選擇；3輸入輸出模擬數據；4保存數據；5向模擬器發送模擬數據；6接收和存儲模擬數據；7重復步驟5～6直至所有模擬器的數據均被正確設置；8配置模擬器；9發出將要進行的模擬過程；10接收模擬命令后將模擬器設置為對應狀態；11模擬使能；12監測電池當前狀態；13模擬器定時更新模擬器輸出；14模擬器定時更新模擬器輸出；15模擬器定時更新模擬器輸出；16模擬器停止更新輸出值。

技術領域

本發明屬于車載電池外特性模擬技術領域，具體涉及一種純電動汽車車載電池外特性的模擬系統及方法。

背景技術

純電動汽車是完全由可充電電池(例如，鋰離子電池)提供動力源的汽車。由于單個電池的能量和端電壓限制，為了能給純電動汽車提供足夠的動力，首先并聯多個電池滿足電流需求而構成一節單體電池，然后串聯多節單體電池構成電池組，最后串聯若干電池組構成了滿足電壓需求的車載電池。但是這種電池及其組合使用方式存在以下缺陷：

(1)受制造過程中各種復雜因素影響，各個電池性能不可能完全一致，導致電池組的充放電過程容易造成單體電池之間電壓與剩余容量的差異；

(2)所有電池都有正常工作電壓窗口，過度充放電將超出電池正常工作窗口將極大地縮短電池壽命，嚴重時甚至造成電池損壞；

(3)所有電池都有正常工作溫度范圍要求，電池長期處于高溫環境中會產生爆炸隱患，而低溫環境中電池容量將明顯下降。

為了彌補上述缺陷可能引發的純電動汽車安全問題和使用成本問題，需要對純電動汽車車載電池進行有效控制和管理，擔負這一任務的系統稱為電池管理系統。電池管理系統具有實時監控車載電池狀態、優化使用車載電池能量、延長車載電池壽命和保證車載電池安全使用等重要作用；對整車的安全運行、整車控制策略的選擇、充電模式的選擇以及運營成本都要很大影響；無論在車輛行駛(放電)過程中還是在充電過程中都要可靠地完成車載電池狀態的實時監控和故障診斷；并通過CAN總線與整車控制器和充電機交互，以便采用更加合理的控制策略，達到有效且高效使用車載電池的目的。

純電動汽車的車載電池通常包括成百上千單個電池，為了有效實施對數量眾多的電池進行有效控制與管理，電池管理系統采用集散式系統結構，具體結構如圖1所示。每套電池管理系統有一個控制單元和多個測量單元組成；每個測量單元可連接一個由多節單體電池串聯組成電池組并對這個電池組實施監控和電池組各個單體電池間的電量均衡；每個測量單元包括多個模擬量輸入、數字量輸入和數字量輸出引腳，可連接多個溫度傳感器和溫度控制部件有效實現對電池管理系統的熱管理；各個測量單元多采用菊鏈式連接，各個測量單元連接的電池組串聯組成車載電池；測量單元1還連接分流器和電流檢測單元，測量電池組的充放電電流。

對故障電池管理系統的測試中需要用到電池，但是不易采用真實電池。原因如下：

(1)在測試過程中采用真實電池易引發安全性問題。例如，電池管理系統由于存在故障可能無法正常工作而造成電池過度放電或過度充電；又例如，電池管理系統由于存在故障而失效或進入到一個意想不到的狀態，這可能會從電池吸收過多的電流而導致引發火災、爆炸和化學品泄漏等事故。

(2)在測試過程中采用真實電池易引起測試結果不一致、測試時間長和測試費用高。故障檢測過程可能需要電池處于不同的荷電狀態，真實電池需要進行重復的充放電過程才能達到，又由于電池存在自放電，荷電狀態很難較長時間保持一致，測試時間長且測試結果重復性差；真實電池存在老化問題，需要經常更換，測試費用高。