計(jì)算機(jī)控制汽車電池實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

摘 要： 動(dòng)力電池管理是實(shí)現(xiàn)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的節(jié)能與環(huán)保目標(biāo)的關(guān)鍵技術(shù)之一，重點(diǎn)研究動(dòng)力電池電容量實(shí)時(shí)計(jì)量方法和電池均衡充放電控制方法。提出基于電功率的電池組充放電均衡控制策略，以HEV動(dòng)力電池組為對(duì)象，研制了基于電功率的動(dòng)力電池均衡控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。
關(guān)鍵詞： 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車；電池管理系統(tǒng)；均衡控制策略

　HEV動(dòng)力蓄電池的管理一直是混合動(dòng)力電動(dòng)汽車HEV發(fā)展過(guò)程中的一個(gè)非常關(guān)鍵的問(wèn)題[1]。有效的電池管理系統(tǒng)在提高蓄電池壽命的同時(shí)，可以及時(shí)準(zhǔn)確地估計(jì)蓄電池的剩余容量，當(dāng)電池出現(xiàn)不一致性時(shí)對(duì)電池進(jìn)行均衡控制，保護(hù)蓄電池?，F(xiàn)有電池均衡控制方案大多以電壓均衡作為標(biāo)準(zhǔn)，低電壓電池的充電電流變大些，高電壓電池的充電電流變小些。以電壓的差異來(lái)衡量電池容量進(jìn)行均衡控制，在一定范圍內(nèi)能起到均衡的效果，但實(shí)際情況中，由于單個(gè)電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)的差異，在放電過(guò)程中，各單個(gè)電池表現(xiàn)出的電壓方差值可能不同，方差大的電池電壓可能小，但剩余容量卻大，以電壓一致為均衡目標(biāo)的系統(tǒng)不但沒(méi)起到均衡作用，還造成不一致性現(xiàn)象加重。因此本論文提出基于電功率K值作為衡量電池差異的方法。
1 基于電功率的電池組均衡充放電控制策略
　電池組充放點(diǎn)均衡控制原理示意圖如圖1所示。電池組由E1，E2……En 串聯(lián)而成，電池組通過(guò)逆變器對(duì)電動(dòng)機(jī)供電，發(fā)電機(jī)G電壓通過(guò)AC/DC轉(zhuǎn)換后，可向電池組充電，Kc為控制充電開(kāi)關(guān)，DC/DC模塊由電池組或者發(fā)電機(jī)提供能量，其輸出電壓為單體電池電壓，對(duì)均衡器進(jìn)行供電，均衡器由電池管理模塊控制，能控制對(duì)單體電池均衡的能量值。

　電池管理模塊采集單體電池電壓，電池組電流，溫度值，計(jì)算出單體電池的電功率K值，并計(jì)算不均衡度，當(dāng)檢查到有某個(gè)電池Ei容量較低后，電池管理模塊計(jì)算出相應(yīng)的均衡力度，通過(guò)控制輸出開(kāi)關(guān)量Ki的占空比，調(diào)節(jié)均衡器對(duì)電池的均衡力度。
2 電池均衡控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
　基于功能和成本考慮，電池單元模塊采用AT89S51系列單片機(jī)，電池組管理系統(tǒng)采用AT89S8053系列單片機(jī)。AT89S51具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳，4 KB Flash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，128 B的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)，32個(gè)外部雙向輸入/輸出(I/O)口，5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器，2個(gè)全雙工串行通信口，看門狗(WDT)[2]電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。
通過(guò)寄存器WMCON可以方便設(shè)置看門狗時(shí)鐘周期(16~2 048 ms)，以及對(duì)EEPROM進(jìn)行讀寫操作。