【分析】電池管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)關(guān)乎電動汽車安全大計(jì)

2017-10-20 11:41:13 第一電動網(wǎng)　點(diǎn)擊量：評論 (0)

電動汽車動力系統(tǒng)的核心是動力電池組，通常一個電池系統(tǒng)中包含上百個，甚至上千個電芯，如何保持電芯工作在合適的區(qū)間內(nèi)，電池管理系統(tǒng)（BMS）發(fā)揮著重要的作用。本篇研究周報的主要內(nèi)容是電池管理系統(tǒng)在電動汽車

從一般的電池管理系統(tǒng)的SOC估算誤差原因分析，大致有以下四個變量，這些擾動因素共同作用，使得整個SOC估算出現(xiàn)偏差。當(dāng)某些元素出現(xiàn)偏差的時候，就使得整個電池系統(tǒng)可用能量估算出現(xiàn)巨大的偏差，才出現(xiàn)九龍電動客車的安全問題發(fā)生：

1.溫度因素對剩余容量以及總?cè)萘康挠绊懀?/span>

2.安時積分誤差對剩余容量的影響；

3.電池組一致性對剩余容量以及總?cè)萘康挠绊懀?/span>

4.循環(huán)壽命對總?cè)萘康挠绊憽?/span>

在這個案例里面，由于溫度和容量表沒有經(jīng)過完善的梳理，使得SOC與溫度校準(zhǔn)的表格出現(xiàn)問題，SOC在前期掉的比實(shí)際要慢，等到后面較低溫度可用容量放不出來的時候，整個車輛也就出現(xiàn)了直接的故障。這個是從功率和能量層面都要去仔細(xì)校驗(yàn)的。

案例2：大眾汽車召回電動高爾夫

2016年3月，大眾汽車集團(tuán)在美國市場召回近5600輛高爾夫電動版，以解決電池可能引發(fā)車輛熄火的隱患。電動版高爾夫2014年11月開始銷售，去年在美國共售出4232輛。美國國家公路交通安全管理局(NHTSA)表示，大眾汽車將召回其在2015-2016年銷售的高爾夫電動汽車，因?yàn)槠滠浖到y(tǒng)中存在“高電壓電池管理系統(tǒng)控制不足，內(nèi)部電流峰值時，存在一定的停擺狀態(tài)”，這可能導(dǎo)致汽車熄火。“電池在臨界狀態(tài)引起高電壓，這反過來可能會讓車輛的電力驅(qū)動馬達(dá)產(chǎn)生緊急停機(jī)”。

l Under certain conditions,oversensitive diagnostics in the high-voltage battery managemen tsystem may in advertently classify a brief internal electrical current surge/peak as a critical battery condition.

l This can cause an emergency shut down of the high-voltage battery,which in turn deactivates the vehicle’s electrical drivemotor.Unexpected shut down of the vehicle’s electrical drivemotor(“stalling”)canleadtoacrash.

圖5電池管理功能保護(hù)機(jī)制

這也是一個典型案例。電池管理系統(tǒng)采集的物理參量有電壓、溫度和電流等，為此需要設(shè)計(jì)一系列診斷機(jī)制，當(dāng)外部的工況超過了設(shè)計(jì)估計(jì)時，一定條件下就會激發(fā)電池的診斷保護(hù)機(jī)制，從而使得整車無法行駛。大眾純電高爾夫的案例屬于典型的誤診斷的一種，是以基本的安全機(jī)制與實(shí)際工作情況匹配的過程。

案例3：三菱召回i-MiEV電動汽車

2017年3月，三菱公司向日本國土交通省遞交了一份召回旗下部分車型的報告。報告顯示，該公司推出的i-MiEV電動汽車所搭載的驅(qū)動用蓄電池(電池集中管理單元)存在故障風(fēng)險，因此需要接受召回作業(yè)。

此次的召回作業(yè)總共涉及3373臺三菱i-MiEV電動汽車。這些車輛都是該公司于2009年7月4日至2010年9月27日之間生產(chǎn)的。三菱汽車公司之所以需要召回這些車輛，是因?yàn)樵谒鼈兯褂玫尿?qū)動用蓄電池中，用來測定蓄電池電壓以及溫度信息的電池集中管理單元的控制程序存在一些問題。

當(dāng)用戶在斜坡處啟動車輛向上行駛的時候，如果車輛在蓄電池電壓臨時發(fā)生變動的狀態(tài)下，電池可能無法產(chǎn)生前進(jìn)所需要的驅(qū)動力，導(dǎo)致車輛往后方倒退。為了徹底解決這一隱患，三菱汽車公司會對此次所有召回車輛的電池集中管理單元的控制程序進(jìn)行更改，更新成為正確的版本。截止到目前為止，已經(jīng)發(fā)生了6起車輛坡路倒退的故障。

圖6iMIEV電動汽車的電池系統(tǒng)

與前述問題類似，整個電池系統(tǒng)是為電動汽車提供系統(tǒng)能量的，當(dāng)電池系統(tǒng)或者電池管理系統(tǒng)產(chǎn)生誤判，無法提供足夠的功率和能量時候，在某些地形和車速條件下，整個動力系統(tǒng)的運(yùn)行就出現(xiàn)了極大的限制，相應(yīng)的車輛行駛故障也就產(chǎn)生了。

小結(jié)

電動汽車的運(yùn)行實(shí)質(zhì)是電氣系統(tǒng)整合到傳統(tǒng)機(jī)械驅(qū)動的系統(tǒng)，對于電動汽車而言，電池管理系統(tǒng)是能量供給的控制單元，其設(shè)計(jì)中一系列診斷和保護(hù)機(jī)制，是控制系統(tǒng)魯棒性和相應(yīng)功能安全的保障，既是對動力電池的保護(hù)，也是對電動汽車行駛安全的保護(hù)。