摘要：新能源电动汽车电池作为主动力，其使用寿命直接影响到汽车的安全与稳定，在实际的应用过程中，电池往往受到温度以及环境的影响，电池管理系统具有积极的意义。本文从新能源汽车电池管理的意义出发，以某单片机为例，深入探究了新能源汽车电池管理系统主动均衡设计，将变压器作为能量转移媒介，达到电池与电池之间的电量均衡的目的，希望为相关人员提供参考。
关键词：新能源汽车；电池管理系统；主动均衡
引言：在新时代发展背景下，环保、绿理念深入人心，新能源电动企业前景广阔。在发展过程中电池成为制约新能源汽车产业化发展的重要影响因素。为有效提升电池的使用效率，为企业发展提供动力和支持，需要注重电池的应用效果，电池管理系统作为现代化的电池管理方式，能够保证电池性能的同时，为新能源汽车的可持续发展奠定基础。
1新能源汽车电池管理的意义
作为新能源电动汽车的主要动力，电池具有重要的意义和作用。现阶段，电池一般可分为化
学、物理、生物三种。从化学成分来说，主要分为磷酸铁锂电池、三元锂电池以及石墨烯电池。其中，磷酸铁锂电池的成本较低，能够长时间使用，在当前多数的新能源电动汽车中应用较为广泛，但同时，由于磷酸铁锂电池耐温性低且受到区域和季节的影响较大。三元锂电池的具有较高的能量密度，自身性能也更优越，但该类电池在高温状态下容易出现不稳定问题，一旦温度高于220℃，电解液会短时间内燃烧完全，出现爆燃问题，带来一系列的安全隐患，甚至引发安全事故。石墨烯电池坚固性较强，受温度等外界环境影响不大，但成本高，因而无法进行广泛使用。随着电池技术水平的不断提高，通过分析研究得出，当电池长时间在充电或放电状态下时，容易影响电池的正常使用，造成电池容量降低。电池使用频率的增加，容量也随之减少，品牌的不同，电池的容量变化也并不相同。通常情况下，新能源电动汽车是通过多个电池相互串联在一起形成电池包为汽车供电。电池组形成电池模块后再由电池模块进行串联形成电池包。电池使用后的容量会发生变化，极易导致电池模块内部和电池模块之间不均衡。当电池包受到单独电池的影响时，其利用效率也随之降低。新能源汽车在充电完成后，其使用里程会有所减少，在此背景下，电池管理系统与均衡设计尤为必要。电池系统能够实现单独电池的工作检测，检测内容主要包括电池电压、工作电流和温度。借助电池电量均衡原理，能够最大程度减少电池间的差异性，有效提升电池的使用效率，防止因电池过度充电造成电池寿命缩短[1]。
2新能源汽车电池管理系统主动均衡方案设计分析
2.1设计内容315汽车
现阶段，电池管理系统方案设计由主动与被动两种方案类型构成，上述方案能够有效解决电池模块内部的不均衡问题。其中，被动均衡设计方案主要指利用电阻被动有效消除电池中剩余的能量，确保电池与电池之间均衡，相较于被动均衡，主动均衡方式则是利用能量转移方式使得电量最多的电池电量转移到其他电池中，也可以使其他电池电量转移给电量较少的电池中。主动均衡方案的电池能量利用效率要比被动均衡方案高得多。
通常情况下，反激式变压器是实现电池多余能量存储和转化的主要工具之一。方式能够将初级线圈连接到电池模块中，次级先前和单个独立电池进行有效连接。而初级与次级线圈都能够实现各自开关控制，进而与电池形成相应的回路。在进行电压扫描时，闭合与各电池连接的次级线圈时间较短，能够使电池电压有效传送到所有线圈中。初级线圈采样完成后能够得到电池的电压值，对各电池电压值进行平均值计算后能够得出电压值和平均值的差值，从而确定相差较多的电池。当相差较多的电池电压比平均值高时，则应及时将电量转移到电池组中。当某一节电池的电量较多时，需要对某一节的电池次级线圈进行闭合，
确保电流能够有效通过该次级线圈，自感的存在使得电池中转移出的能量能够以磁场的形式在线圈中得到充分的存储。当完成存储后对次级线圈进行断开。当次级线圈开关全部断开后，需要立即对初级线圈进行闭合。此时的变压器可以从储能模式转为能量输出模式。能量也能够在初级线圈帮助下有效进入到电池模块中，该种方式也可称为顶部均衡方式。而当偏差较大的电池电压值比平均值小时，则需要及时将其他电池中的能量转移到该电池中。当某一节电池电量较低时，需要先将初级线圈开关闭合后保证电池组能够及时对变压器初级线圈进行充电，当充电完成后，需要再次断开初级线圈，初级线圈开关断开后，应立即闭合次级线圈，使得初级线圈中能量迅速转移到低电量电池中，该种方式可称为底部均衡。
2.2主动均衡分析
以新能源汽车电池后装主动均衡应用项目为例，在该项目中使用的单片机资源多，转换通道方便，同时包括输入与输出引脚以及一定的存储空间，两个独立CAN节点、乘除法模块。乘除法模块无需CPU干涉即可完成16位乘除法以及32位除法，最大程度节省数据的处理时间，满足电池管理系统对单片机计算需求。该单片机为主控板可以实现电池模块与模
块的均衡管理，从控板则能够实现电池模块内部的电池均衡管理。主控板和从控板以CAN为通讯方式，当控制开关的频率受到限制时，主控板能够对12节左右的电池提供支持。该单片机以12节电池为一个电池模块，受到新能源电动汽车电压影响，需要高于12节电池才能构成电池包以便将其应用于供电方面，所以主控板需要以CAN为总线连接超过12节电池的模块。不同的从控板之间都有不同的CAN标识，该CAN标识仅对一个从控板负责。主控板也有CAN标识，CAN标识的不同能够实现主控板和从控板之间的通讯。主控板可以在外界CAN总线和车身控制对单元通讯进行合理控制，从控板则可以利用输入或输出引脚进行有效控制次级线圈和初级线圈的闭合时间、闭合顺序，采用模或数转换通道进行初级线圈的电压测量。以比例换算的方式对电池电压进行扫描。上述方式获得的电压平均值相差较大的电池，可以有效判定电池电压的数值与平均值之间的关系。当电池电压高于平均数值时，需要将连接在该节电池的开关进行闭合，确保电流流经电池次级线圈。当闭合一段时间后，需要及时将开关断开，保证闭合与初级线圈的连接开关，达到能量转移的目的。当电池电压比平均值低时，闭合顺序为初级线圈、次级线圈。从而形成科学的控制周期，实现循环作业[2]。
结论：综上所述，以变压器为媒介，能够实现电池能量的有效转移的同时，也是确保新能
源电动汽车电池与电池之间主动均衡的科学方式。电池管理系统的主动均衡方案能够有效降低过度充电、过度放电的概率，进一步提升新能源电动汽车的电池使用寿命与使用效率。电池管理系统对新能源电动汽车的发展起到积极的作用，对经济社会发展具有促进意义。
参考文献：
[1]付蓉,胡玫,范静.基于本地模块的新能源汽车电池电量控制系统[J].流体测量与控制,2022,3(02):60-63.
[2]胡治国,司少康.新能源汽车电池管理方法综述[J].汽车文摘,2021(04):1-6.
发布评论