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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 混合動(dòng)力汽車(chē)蓄電池組管理系統(tǒng)
- 來(lái)源：
- 第十一屆“挑戰(zhàn)杯”國(guó)賽作品
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 電池管理系統(tǒng)是混合動(dòng)力汽車(chē)和純電動(dòng)汽車(chē)車(chē)的關(guān)鍵部件，它是汽車(chē)動(dòng)力電池組安全運(yùn)行的保障；它是保證電池性能、防止電池提前損壞的警察；它是駕駛者掌控電動(dòng)車(chē)?yán)m(xù)航里程的數(shù)據(jù)來(lái)源；它是在異常情況發(fā)生時(shí)及時(shí)提醒使用者的審計(jì)官。電池管理系統(tǒng)的基本功能有：(1)為整車(chē)的能量控制策略提供重要的數(shù)據(jù)，如SOC、單體電壓、總電壓、電流、溫度等；(2)監(jiān)控功能：實(shí)時(shí)監(jiān)控電池的充放電狀態(tài)，防止電池組過(guò)沖、過(guò)放；當(dāng)電池溫度超過(guò)安全極限時(shí)，啟動(dòng)散熱風(fēng)機(jī)；(3)安全保護(hù)功能：對(duì)電池組進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)測(cè)量參數(shù)超出設(shè)定極限值時(shí)，管理系統(tǒng)立刻報(bào)警；(4)自診斷功能：當(dāng)出現(xiàn)異常報(bào)警時(shí)，管理系統(tǒng)能進(jìn)行自診斷并顯示故障原因；(5)通訊功能：能將監(jiān)測(cè)到的電池組的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，通過(guò)RS-232接口和CAN總線與外界通訊；能通過(guò)監(jiān)控軟件進(jìn)行參數(shù)的初始化并提供人機(jī)友好交流界面?！ ?/dd>
- 詳細(xì)介紹：
- 電池管理系統(tǒng)是電動(dòng)汽車(chē)的核心部件，是電動(dòng)汽車(chē)安全、可靠、高效運(yùn)行的重要保障之一。本項(xiàng)目主要從電池使用的角度，深入研究電池組合理建模問(wèn)題和交變電流充放電的條件下動(dòng)力蓄電池SOC精確實(shí)時(shí)估算方法?！? 本項(xiàng)目的技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)：(1)建立帶溫度影響因子的串聯(lián)電池組的數(shù)學(xué)模型，并嵌入電池管理系統(tǒng)中對(duì)電池進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，為電池的使用和充電提供依據(jù)；(2)采用適合電動(dòng)汽車(chē)使用的大容量串聯(lián)電池組進(jìn)行試驗(yàn)、數(shù)據(jù)鍛煉和分析；電池管理系統(tǒng)和充電機(jī)協(xié)調(diào)配合，避免了過(guò)充電，電池管理系統(tǒng)能采集所有電池的電壓、溫度，對(duì)電池的SOC進(jìn)行分析，提供最優(yōu)的充電策略，提高充電效率和可靠性；(3)電池?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)管理；(4)SOC估算算法分析。 主要技術(shù)指標(biāo)：(1)可適應(yīng)與鋰離子、鎳氫等多種類型以及多種規(guī)格的動(dòng)力電池配套，并滿足電動(dòng)車(chē)用的相關(guān)要求（根據(jù)整車(chē)要求）；(2)電壓檢測(cè)精度：±0.5％；(3)電流檢測(cè)精度：±0.6％；(4)溫度檢測(cè)精度：±0.5℃；(5)SOC估算精度：小于5%。 本電池管理系統(tǒng)在東風(fēng)電動(dòng)汽車(chē)公司的EQ6110HEV上得到應(yīng)用，經(jīng)武漢市公交集團(tuán)510路混合動(dòng)力公交車(chē)實(shí)際運(yùn)營(yíng)檢驗(yàn)，整個(gè)系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中性能穩(wěn)定、可靠，節(jié)油效果明顯并能有效地減少排放、取得了良好的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益?！?/dd>
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 1、目的: (1)緩解能源危機(jī)和減少汽車(chē)尾氣排放; (2)保護(hù)電池; (3)降低電動(dòng)汽車(chē)運(yùn)行成本; (4)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車(chē)輛關(guān)鍵零部件的國(guó)產(chǎn)化。 2、基本思路:(1)建立電池及其管理系統(tǒng)的測(cè)試平臺(tái);(2)建立電池特性曲線MAP圖及適當(dāng)?shù)碾姵仉妼W(xué)模型然后根據(jù)模型的輸入輸出對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)和修正算法研究;(3)返回試驗(yàn)平臺(tái)對(duì)電池模型及其參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證和優(yōu)化;(4)進(jìn)行電池管理系統(tǒng)的軟硬件優(yōu)化設(shè)計(jì); (5)對(duì)電池管理系統(tǒng)的測(cè)量精度、收斂性、均勻性控制效果、SOC估算精度功能、穩(wěn)定性等進(jìn)行驗(yàn)證;(6)在臺(tái)架和實(shí)車(chē)環(huán)境下對(duì)電池管理系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證，利用運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)一步優(yōu)化電池模型和參數(shù);(7)對(duì)電池管理系統(tǒng)進(jìn)行性能試驗(yàn)、電磁兼容性試驗(yàn)、壽命試驗(yàn)、環(huán)境試驗(yàn)等;(8)在整車(chē)試裝、調(diào)試、運(yùn)行，采集試驗(yàn)數(shù)據(jù)，完成優(yōu)化、定型設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)工程化應(yīng)用。 3、創(chuàng)新點(diǎn):(1)建立帶溫度影響因子的串聯(lián)電池組的數(shù)學(xué)模型;(2)采用適合電動(dòng)汽車(chē)使用的大容量串聯(lián)電池組進(jìn)行試驗(yàn)、數(shù)據(jù)鍛煉和分析;(3)對(duì)電池?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)管理。 4、主要技術(shù)指標(biāo)： (1)電壓檢測(cè)精度：±0.5％; (2)電流檢測(cè)精度：±0.6％; (3)溫度檢測(cè)精度：±0.5℃; (4)SOC估算精度：小于5%。 5、技術(shù)關(guān)鍵:(1)電池模型的建立和參數(shù)修正; (2)采集試驗(yàn)數(shù)據(jù); (3)SOC估算算法分析。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 1、強(qiáng)大的功能 一般的電池管理系統(tǒng)，只具有監(jiān)測(cè)電池電壓、溫度、電流的簡(jiǎn)單功能。本電池管理系統(tǒng)除了監(jiān)測(cè)以上參數(shù)外還具有精確估算電池荷電狀態(tài)（SOC）、通訊、電池故障診斷、安全保護(hù)等強(qiáng)大功能。 2、采用卡爾曼算法估算SOC 目前國(guó)內(nèi)實(shí)際應(yīng)用的估算SOC的方法大多采用以電流積分為主，輔以不同的電壓修正的方式，但是傳統(tǒng)SOC估算方法的估算精度已不能滿足混合動(dòng)力汽車(chē)的發(fā)展需求。本項(xiàng)目采用卡爾曼濾波算法估算電池組的SOC。該方法適用于各種電池，尤其是電流波動(dòng)比較劇烈的混合動(dòng)力汽車(chē)電池SOC的估計(jì)。 3、良好的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益 本電池管理系統(tǒng)為整車(chē)的能量控制策略提供重依據(jù)，使混合動(dòng)力汽車(chē)能實(shí)現(xiàn)30%的節(jié)油效果（與純?nèi)加蛙?chē)相比）?；旌蟿?dòng)力電動(dòng)汽車(chē)在純電動(dòng)行駛模式下具有零排放的效果，能有效減少尾氣排放。電池管理系統(tǒng)能促進(jìn)電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈的形成，帶動(dòng)整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 在湖北省第七屆“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽中榮獲 特等獎(jiǎng)。
作品所處階段
- 已投入運(yùn)營(yíng)
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無(wú)
作品可展示的形式
- 實(shí)物、產(chǎn)品；現(xiàn)場(chǎng)演示；圖片；樣品
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 1、技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)： (1)電池故障預(yù)測(cè)和報(bào)警及自診斷； (2)剩余電量（SOC）估算； (3)高可靠、高精度的電壓檢測(cè)電路。 2、適用范圍：純電動(dòng)汽車(chē)、混合動(dòng)力汽車(chē)。 3、推廣前景及市場(chǎng)分析和經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)： 電池管理系統(tǒng)是電動(dòng)汽車(chē)的必須部件，是電動(dòng)汽車(chē)安全、可靠、高效運(yùn)行的重要保障之一。它對(duì)于增加電池組的可靠性、優(yōu)化駕駛和充電、降低電動(dòng)汽車(chē)運(yùn)行成本并最終推動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展和推廣都具有重要意義，對(duì)緩解能源危機(jī)和環(huán)境問(wèn)題均有實(shí)際的社會(huì)意義，該研究成果能提供混合動(dòng)力汽車(chē)能量控制策略所必須的數(shù)據(jù)，將在電動(dòng)車(chē)輛、后備電源等場(chǎng)合得到廣泛應(yīng)用。 從經(jīng)濟(jì)成本上分析，蓄電池管理系統(tǒng)能將檢測(cè)、估算到的數(shù)據(jù)與整車(chē)控制器通訊，防止電池因過(guò)充過(guò)放而提前損壞，降低了運(yùn)行成本。本電池管理系統(tǒng)在東風(fēng)的EQ6110HEV混合動(dòng)力電動(dòng)城市客車(chē)上得到應(yīng)用，與同類型純?nèi)加蛙?chē)相比較，EQ6110HEV混合動(dòng)力客車(chē)能夠?qū)崿F(xiàn)30%的節(jié)油效果，具有很好的燃油經(jīng)濟(jì)性。
同類課題研究水平概述
- 電動(dòng)汽車(chē)電池管理系統(tǒng)(Battery Management System，簡(jiǎn)稱BMS)是電動(dòng)汽車(chē)中的必須部件，是監(jiān)控及保護(hù)電池的核心部件，是能給出剩余電量電池診斷等功能集合的綜合系統(tǒng)。隨著電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)的研究，國(guó)內(nèi)外對(duì)電池管理系統(tǒng)的研究日益重視。 通用汽車(chē)公司的EVI電動(dòng)汽車(chē)的電池管理系統(tǒng)包括：電池模塊，軟件BPM(Ba-ttery Pack Module)，電池組熱系統(tǒng)，電池組高壓斷電保護(hù)裝置。主要功能有：過(guò)充檢測(cè)并防止過(guò)充；提供放電極性反向報(bào)警；電池歷史記錄和歸檔；提供最弱電池單元的剩余電量信息。 法國(guó)電動(dòng)汽車(chē)計(jì)劃(EDF)設(shè)計(jì)了一個(gè)隨車(chē)電池管理系統(tǒng)來(lái)管理其電動(dòng)汽車(chē)上的密封鉛酸電池組，其主要功能為：電池壽命的記錄、充電監(jiān)測(cè)、行駛過(guò)程中電池組的管理、剩余電量顯示，收集電池信息從而確定如何合理使用電池。 日本本田公在電動(dòng)汽車(chē)的電池管理系統(tǒng)包括：管理控制模塊、車(chē)載充電器、高壓系統(tǒng)安全檢測(cè)裝置等。該系統(tǒng)對(duì)電池的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，并根據(jù)電池的狀態(tài)控制車(chē)載充電器的充電過(guò)程，當(dāng)動(dòng)力電池組高壓端與車(chē)體有接觸時(shí)，管理系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，當(dāng)電動(dòng)汽車(chē)發(fā)生碰撞時(shí)，管理系統(tǒng)切斷電源以保證安全。 我國(guó)對(duì)電動(dòng)車(chē)的發(fā)展極為重視，電動(dòng)車(chē)的開(kāi)發(fā)被列入國(guó)家“八五”重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目，北京交通大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、湖北工業(yè)大學(xué)等高校聯(lián)合申報(bào)的《車(chē)用動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng)核心關(guān)鍵技術(shù)的可靠性研究》被列為國(guó)家‘863’科技攻關(guān)項(xiàng)目。但目前國(guó)內(nèi)針對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的電池管理系統(tǒng)的研究，仍然處于起步階段。主要是一些高校，聯(lián)合一些大的汽車(chē)生產(chǎn)商和電池供應(yīng)商共同開(kāi)展研究，如清華大學(xué)為EV-6580輕型電動(dòng)客車(chē)配套的電池管理系統(tǒng)，它可對(duì)電池的充放電電流、電壓等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量和監(jiān)控，防止過(guò)充過(guò)放，提高了電池效率，同時(shí)還開(kāi)發(fā)了與該系統(tǒng)相匹配的充電系統(tǒng)。同濟(jì)大學(xué)和北京星恒電池有限公的鋰離子電池管理系統(tǒng)主要功能有：電流電壓及電池模塊溫度的采集，SOC估計(jì)，自動(dòng)均衡，事故處理與記錄等等。春蘭研究院的HEV-BMS主要功能有：電流電壓及電池箱溫度的采集，SOC估計(jì)，自動(dòng)均衡，電池故障診斷和安全保護(hù)。 由于動(dòng)力電池種類和特性的多樣性、非線性，以及電動(dòng)汽車(chē)使用工況的特殊性、實(shí)時(shí)、在線、準(zhǔn)確估算蓄電池組的SOC是仍未能很好解決的技術(shù)難題，目前各國(guó)科技人員仍在致力于該方面的研究。
