混合動(dòng)力車用電池均衡電路控制與設(shè)計(jì)(2)
2012年05月21日 16:17 來源:本站整理 作者:秩名 我要評(píng)論(0)
當(dāng)均衡電路工作時(shí), 電池監(jiān)控IC將實(shí)時(shí)檢測(cè)各個(gè)單體電池電壓, 當(dāng)單體電池不一致電壓達(dá)到一定值時(shí), 通過控制開關(guān)管S 1, S 2, , Sn, 來控制所需要的均衡容量。均衡容量與均衡時(shí)間和均衡電流有如下關(guān)系:
C 為均衡容量, Ie qu為均衡電流, t為均衡時(shí)間,其中Iequ =Ud/R, Ud 為單體電壓值, R 為放電電阻。
通過電阻R 把單體電池中的充電電流進(jìn)行分流, 電壓較高的電池通過電阻R 耗能向電壓較低的電池靠攏。在均衡過程中, 均衡電流Iequ并不是恒定的值, 它將隨電池端電壓的下降而減小。但由于均衡電流較小, 一般在100mA 以內(nèi), 因此可以認(rèn)為Iequ是近似恒定的, 并通過近似計(jì)算得到均衡時(shí)間。例如, 一塊電池需要均衡的容量為0. 4Ah, 均衡放電電阻100Ω, Ud 為4V, 那么均衡時(shí)間:
由此可見, 電路的計(jì)算和控制較為簡(jiǎn)單, 不需要復(fù)雜的能量存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)移過程, 且均衡時(shí)間容易掌握,具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
4 均衡電路設(shè)計(jì)
對(duì)電池進(jìn)行均衡控制的硬件組成主要有MCU控制單元, 電池監(jiān)控IC, 均衡電路, 以及電源電路,溫度模塊, 風(fēng)扇控制電路等。電路結(jié)構(gòu)圖如圖2所示, 電池監(jiān)控IC 采集各單體電池端電壓, 并實(shí)時(shí)向MCU 發(fā)送數(shù)據(jù)。上位機(jī)通過CAN 總線與監(jiān)控IC通信, 將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示。溫度模塊采用智能化溫度傳感器, 它把溫度傳感器, 外圍電路, A /D 轉(zhuǎn)換器,微控制器和接口電路集成到一個(gè)芯片中, 對(duì)電池進(jìn)行溫度測(cè)量、溫度控制并與MCU 進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。
圖2 均衡電路硬件結(jié)構(gòu)框圖。
5 均衡控制策略的制定
通過平衡電壓來平衡容量的均衡方法在控制時(shí)應(yīng)兼顧以下幾點(diǎn):
( 1)均衡放電電阻R 的選取。均衡電路工作時(shí), 能量高的電池會(huì)通過放電電阻以熱能的形式釋放掉, 如果此時(shí)電阻溫度過高, 可能會(huì)造成電路熱失控, 存在安全隱患, 因此, 電阻的值不能過小; 另一方面, 均衡電流直接決定了均衡時(shí)間, 如果均衡電流過小, 會(huì)使均衡時(shí)間過長, 達(dá)不到均衡要求, 而均衡電流的大小是由放電電阻決定的, 電阻值越大均衡電流越小, 因此, 電阻值又不能過大。綜上, 電阻值能否適當(dāng)選取是均衡效果的關(guān)鍵。
( 2)均衡電壓閾值( a) 的設(shè)定。電壓閾值的大小直接決定了均衡電路啟動(dòng)及關(guān)閉的時(shí)刻, 若電壓閾值設(shè)的過大, 會(huì)導(dǎo)致均衡時(shí)間過短, 均衡效果不明顯, 達(dá)不到要求, 電壓閾值設(shè)的過小, 則均衡時(shí)間過長, 不但白白消耗了能量, 且對(duì)電池組各電池有害無益。因此, 需要從電池容量不一致所表現(xiàn)的充放電特征分析, 并結(jié)合混合動(dòng)力車的應(yīng)用情況來設(shè)置均衡閾值。
( 3)均衡模塊的啟動(dòng)和關(guān)閉。在初始上電后,MCU 定時(shí)檢測(cè)電池組各單體電壓, 一旦超過閾值則對(duì)需要均衡的單體閉合開關(guān), 進(jìn)行放電, 其余單體的開關(guān)斷開。之后MCU 會(huì)定時(shí)判斷單體電壓, 重新判斷是否符合均衡條件。如果單體的電壓一致性回到閾值內(nèi), 則所有均衡回路的開關(guān)管均斷開, 均衡終止。
本文導(dǎo)航
- 第 1 頁:混合動(dòng)力車用電池均衡電路控制與設(shè)計(jì)(1)
- 第 2 頁:均衡電路控制
- 第 3 頁:模擬工況測(cè)試
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