新能源汽车用动力电池管理系统设计

文/何波

1　新能源汽车动力电池管理系统硬件设计

1.1　硬件设计组成

动力电池管理系统的硬件设计中，安装了温度调节中的温度计控制线路，外接风扇控制回路，电压采集模板。电池管理中，主要针对剩余电量电池使用温度以及供电时间等信息进行检测。硬件设计中可大致分为三部分，首先是信息获取模块安装，例如温度探测器的组件，安装风扇是对电池温度降低控制的，当温度计探测得到的温度值超出电池安全使用数字时，控制系统中将会自动启动风扇，对动力电池进行降温处理。硬件系统功能实现是在软件控制下而达到的，因此动力电池管理系统在开展硬件设计中，估计考虑了电池的实际运行使用情况，以及是否方便文件管理系统获取信息。由电子式开关来实现均衡支路的切换，无电磁干扰，工作安全可靠。有效地均衡管理大大增加了电池组内电池的一致性，提高了整个电池组的使用寿命。电子开关式集中均衡充电模块的整体构架为通过一个DC/DC变换器将整个电池组的能量转移到电量较低的电池组中，通过电量的重新分配实现电池组中所有电池单体的能量均衡。实验证明，电子开关式集中均衡充电模块能够有效改善电池组内电池单体的不一致性，提高电池组的使用寿命。

为保障动力电池管理系统可正常使用，在开展管理系统硬件设计中，可以采用分层次方法进行，按照管理等级来展开设计。这样硬件系统配合软件运行时，也能避免出现信息反馈传输错乱问题。

1.2　硬件设计方法

硬件设计中，需要采用非耗散试集中管理的硬件组合模式来对电池进行控制，实现电动力电池使用中的电路灵活切换。关于电子开关对，电池切换控制能力，可以采用几种开关设计方法来实现对动力电池更精准的操控。电压采集也属于动力电池管理的重要组成部分，电压捕捉采用线型结构来实现，通过MCU捕捉到的信号来将信号处理并传输进入AD模块中，AD模块具备转换与存储功能。能够将捕捉到的动力电池电信号转变为数字信息信号，传输到软件管理系统中。硬件设计中还应该对线路布设做出调整，基于功能基础上连接线路，硬件系统设计安装后续需要对功能做出检测。通过CAN与USB设备转换，将硬件设备与软件系统连接，实现电池管理系统硬件接入到PC控制中心的效果。动力电池使用中，电池管理需要持续进行，并实时传输监控，得到的信息数据，在管理系统中体现出联动性的变化，达到这一效果则需要在硬件设备中做出信道传输优化。

2　新能源汽车用动力点差管理软件系统设计

2.1　剩余电量估算设计

软件管理系统设计中，重要组成部分是剩余电量的估算，文件管理系统实时监测了解动力电池放电情况，这样才能正确提醒操作人员及时为动力电池充电。动力电池使用中，内部会反复进行复杂的化学反应，其中涉及到水与氧气的频繁转换，如果使用状态不合理，甚至还会造成。动力电池不可逆转的损伤，实现电池SOC估算，需要软件系统，所捕捉到信息与动力电池保持一致，包括对车辆静止、启动以及行驶不同状态下的动力电池供电情况分析。软件管理系统设计中需引入静态学习功能，使管理系统可根据动力电池一段时间内的使用情况，来完善数据库。从而对电池寿命，以及电池平均耗电量，供电时长做出估算。温度对动力电池SOC影响较大，实现软件管理系统功能，开发者首先应建立起硬件与软件之间的联系，将硬件温度计探测得到的动力电池使用温度反馈到软件管理系统中。从并由软件管理系统将温度数值结合soc估算数值，最大程度降低动力电池违规操作造成的损伤。

2.2　电池开机后平均使用时间计算

由于动力电池在汽车动力系统使用中，受环境以及其他因素影响，开机时间并不相同。但通过软件管理系统来估算出平均的开机后使用时长，可帮助新能源汽车使用者对电池放电能力做出准确评估，以免影响到新能源电力汽车正常行驶运用。电池开机初始阶段与电池放电后期相比较，放电稳定性存在一定差异，因此影响电池开机后使用时间的因素中不仅仅是外界问题，更包含动力电池自身情况。需要软件管理系统对动力电池外部环境监测的同时，也时时更新电池内部电压稳定信息。两项信息综合后，最终得到的新能源汽车动力电池开机平均使用时间，才更贴近实际情况，也能为司机提供参照数据。

3　新能源汽车动力电池管理中的软件与硬件结合

根据动力电池管理系统所应用的硬件装置，建立起软件管理基础框架，利用计算机软件来对管理框架合理性作出调整，并进行严格的管理指令分层处理。确保不同功能层在信息传递中处于独立状态，即使同时需要进行多项信息反馈存储彼此之间也不会产生干扰，信道能够独立且高效完成任务。动力系统硬件以及软件之间的相互结合，通过建立起高效联系体系，未来长期发展计划也将能够得到进一步完善。硬件运用在软件指令下进行，同时在软件系统的信息监管作用下，硬件也能实现自我检测维护，出现故障或者参数误差时，软件管理系统能够第一时间捕捉到，通过信道传输来将其反馈进入到总的管理系统中，建立起更为高效的控制管理计划，实现全面监管控制。新能源动力汽车对电池供电稳定性要求十分高，动力电池生产技术中，也克服了温度造成的影响，逐渐进入到更平稳使用状态中。

4　结语

电池组SOC估算和电池均衡技术一直是电池管理系统的重点和难点，本文中提出的电子开关式集中均衡充电模块能够有效地对电池组中电量较低的电池组进行均衡充电，避免了电池组中部分电池单体过充电或者过放电的现象，大大增加了电池组的使用寿命。同时，文中提出的由静态自学习残余电量算法、动态安时计量法和扩展卡尔曼滤波算法相结合的SOC综合估算算法能够准确地估算出电池组的剩余电量，算法误差小于2%。