高速電動輪車BMS總體方案設計

1目標車型與動力電池包的基本參數

本文研究的電池管理系統所針對的目標車型是一款高速電動輪車，該車采用了先進的新型輪轂電機式驅動系統，配備了相應的電機控制器和制動能量回收裝置，使用額定電壓為76.8V的磷酸鐵鋰離子電池包提供電量，并同時為車上所有電子電器設備供電。其主要技術參數如表1所示。高速電動輪車所搭載的動力鋰離子電池包的基本參數如表2所示。

表1電動車技術參數

表2動力電池包基本參數

2高速電動輪車BMS的功能匹配

本文所研制的高速電動輪車所設計出來的電池管理系統，其功能示意圖如圖1所示，主要具備以下五種功能：

圖1高速電動輪車功能示意圖

①電池參數采集功能。主要包括：各電池組的端電壓監測和溫度監測，電

池組總電壓和干路充放電電流的監測，以及對充放電狀態的監測等。

②電池SOC估算功能。要求該系統能夠依據所采集的電壓、電流和溫度值等相關參數，以一定的SOC估算策略估算出電池包的剩余電量。

③數據顯示與報警提示功能。要求該系統能夠實時顯示出電池包的總電壓、剩余電量、電池箱溫度和故障信息，并且可通過聲光報警設備將危急情況進行及時報警，給予駕乘人員快速高效的信息反饋。

④故障診斷與保護功能。主要針對各電池組和整個電池包所出現的過充放電、電流過大、溫度過高以及短路等情況進行判斷，能夠及時采取保護措施。

⑤信息通信與數據存儲功能。該功能既包括各電池參數采控制單元與主控單元之間的數據交換，也包括主控單元與整車控制器或上位機之間的信息通訊，以及及時存儲動力電池包在工作過程中的緊要信息，為系統的后期升級與維護工作提供保障。

3高速電動輪車BMS的總體結構方案

目前常見的電動車BMS按照系統結構層次的不同一般分為：分布式管理型、聚集式管理型和聚集-分布式管理型。其中，分布式管理型針對每個單體電池都進行特殊管理，成本極高且維護困難；聚集式管理型則將整個電池包視為一體，數據采集不全面，解決結果準確度較低。而依據前文內容可知，高速電動輪車搭載的動力電池包是由六個電池組串聯構成，每個電池組又由12個單體鋰離子電池按照四串-三并的方式組合而成。所以，為了盡可能實現系統對每個電池組的準確測量和精細化管理，并使系統的制造成本相對較低，本文設計的高速電動輪車BMS采用聚集-分布式管理型結構，其總體結構方案如圖2所示。

圖2電動輪車BMS總體結構方案

根據聚集-分布式管理型結構的特點，該系統為每個電池組配置一塊擁有獨立數據解決單元的電池參數采集板，各采集板將采集到的信號進行解決后，通過SPI通信將相關數據發送給電池管理系統的主控單元，主控單元則對這些數據進行聚集解決并持續實現系統的其它功能。同時，本文在該電池管理系統中設有標準的CAN總線通訊接口，采用的CANV2.0Bactive通信協議標準可完全兼容高速電動輪車的其它電控單元上已有的CAN通信協議，并且在配合使用CAN接口卡的情況下，該接口還能實現電池管理系統與上位機之間的數據交換，使后期的系統維護與升級工作更容易實現。

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