電動汽車動力電池檢測系統(tǒng)設計

王龍 孫謹哲 周軍 司星望

摘 要：動力電池是電動汽車中最為重要的一個零部件，對其進行檢測成為了相關研究人員更為關注的工作?；诖?，本文闡述了電動汽車動力電池的基本功能檢測系統(tǒng)設計、充放電檢測系統(tǒng)設計、電流的檢測系統(tǒng)設計、節(jié)能檢測系統(tǒng)設計、安全功能檢測系統(tǒng)設計這些對電動汽車動力電池不同功能進行檢測的系統(tǒng)設計。

關鍵詞：動力電池；檢測系統(tǒng)設計；絕緣測試

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.17.1500 引言

隨著自然資源的消耗越來越大，人們對于可持續(xù)利用的資源探索也越來越重視，節(jié)能減排也成為了各個行業(yè)都要進行重點考慮的工作。在汽車行業(yè)，電動汽車的研發(fā)和功能提升成了全世界關注的焦點，這其中，動力電池作為電動汽車的核心部件，其安全性和功能性的檢測成為了保證動力汽車所有功能實現(xiàn)的基礎工作。電動汽車的動力電池有很多功能，針對不同的功能進行不同的檢測系統(tǒng)設計，能夠有效保證動力電池檢測的全面性和有效性，實現(xiàn)電動汽車安全及功能保證。

1 動力電池的基本功能檢測系統(tǒng)設計

基本功能檢測是電動汽車動力電池檢測的首要任務，主要是針對電動汽車動力電池的各項常規(guī)功能進行檢測。在檢測中包含著三個項目：第一，通過檢測動力電池管理系統(tǒng)的3路CAN通道的終端電阻的范圍，對CAN通信的終端電阻進行檢測。在控制器沒有上電的情況下，對檢測電路板中的120Ω的固定電阻、電壓為5V的電源以及帶測量的CAN終端電阻進行分壓，通過對分壓數(shù)值與情況進行采集分析，完成對CAN終端電阻的功能檢測。第二，利用動力電池上的管理系統(tǒng)上電到CAN發(fā)出第一組有效信息之間的時間進行采集，判斷初始化的時間是否滿足標準要求。第三，CAN通信功能的檢測。這項檢測是電動汽車動力電池的基本功能檢測中最為重要的一項檢測，可以利用對CAN信號的連續(xù)發(fā)送和接受的信號進行分析，檢測動力電池的CAN通信是否有掉幀的情況。

2 動力電池的充放電功能檢測系統(tǒng)設計

電動汽車動力電池的充放電功能檢測是所有檢測中最重要也是工作量較大的一項檢測。在動力電池的充放電功能檢測的過程中，主要有兩個項目：第一，充電階段的檢測。在進行該項目的檢測中，要嚴格把控充電峰值的電壓、-△V和充電時間的數(shù)值，以防止產(chǎn)生電池的電力過充情況對動力電池的功能產(chǎn)生影響。第二，放電階段的檢測。在這項檢測中，能夠得出動力電池電容量的實際數(shù)值。

在設計動力電池充放電功能檢測系統(tǒng)時，可以結(jié)合ATMEL 89 C 52單機片的使用，對電路的數(shù)值進行采集與輸出。并聯(lián)起充電電路與放電電路，并將該并連電路與動力電池、采樣電路和ATMEL 89 C 52單機片進行串聯(lián)，組成全自動檢測裝備，對動力電池的數(shù)據(jù)進行采集，并能夠?qū)崿F(xiàn)在電池過充、電路過熱的情況發(fā)生時立即停止檢測系統(tǒng)工作，保證動力電池的功能不受損。

3 動力電池的電流檢測系統(tǒng)設計

分流器法和霍爾傳感器法都能夠?qū)﹄妱悠噭恿﹄姵氐碾娏鬟M行檢測，但是這兩種方式都存在著對動力電池中的電流有著干擾信號的影響。針對這樣的情況，可以利用對霍爾傳感器法的優(yōu)化來完成對動力電池的電流進行檢測。在進行動力電池的電流檢測系統(tǒng)的設計時，處理器的可以使用英飛凌XC2267M單機片，結(jié)合型號為HAH1BV S/02的霍爾開環(huán)電流傳感器，進行動力電池中電流信號的采集工作。

將HAH1BV S/02霍爾開環(huán)電流傳感器中通過的電流引入信號調(diào)理電路進行調(diào)理，再連接上A/D轉(zhuǎn)換電路使動力電池中的電流信號進行數(shù)字轉(zhuǎn)換，然后通過數(shù)字隔離電路完成數(shù)字隔離。接著，將信號接入英飛凌XC2267M單機片的最小系統(tǒng)，最后接入CAN接口電路。通過這樣的檢測系統(tǒng)設計完成對電動汽車動力電池的電流檢測[1]。

4 動力電池節(jié)能檢測系統(tǒng)設計

現(xiàn)階段，硬開關技術在電動汽車動力電池的檢測中的普遍使用。但是，由于硬開關技術在實際使用中會將大量的電能轉(zhuǎn)化為熱能。針對這樣的情況，可以通過有源功率因數(shù)校正的方法，并以此方法為依據(jù)設計檢測系統(tǒng)，對動力電池節(jié)能進行檢測。

在交流電網(wǎng)中，將動力電池、功率因數(shù)校正電路模塊、恒流恒壓充電電路、DC-DC放電電路以及反饋電網(wǎng)進行連接，對動力電池的溫度進行實時的檢測，利用動力電池的溫度來控制充電安全保護系統(tǒng)（恒流恒壓充電電路）以及放電安全保護系統(tǒng)（DC-DC反饋電網(wǎng)）的運行。交流電網(wǎng)中的電壓通過功率因數(shù)校正電路模塊變得較為穩(wěn)定，結(jié)合恒流恒壓的充電電路完成動力電池的充電工作。當動力電池充滿電，開始進行放電的時候，先通過DC-DC放電電路完成電壓的轉(zhuǎn)換，使電壓穩(wěn)定在350V左右，然后經(jīng)過反饋電網(wǎng)完成電能的反饋。在整個系統(tǒng)的運行中，如果出現(xiàn)溫度大于60℃的情況，電路保護模塊將會強行停止檢測的進行[2]。

5 動力電池的安全功能檢測系統(tǒng)設計

高壓器件的絕緣測試是電動汽車動力電池的安全功能檢測中的最重要工作，在進行動力電池的安全功能檢測系統(tǒng)的設計時，要充分考慮絕緣檢測的要求和項目。在進行動力電池的安全功能檢測中，主要包含著四個項目：第一，繼電器狀態(tài)的檢測?？衫肅AN控制信號的發(fā)出完成高電壓輸出中繼電器的斷開或是閉合工作，并結(jié)合高電壓輸出端口的電壓檢測，判斷繼電器的工作安全狀態(tài)。第二，絕緣檢測系統(tǒng)的檢測。將三個不同阻值的電阻接入電路，并結(jié)合動力電池中BMS系統(tǒng)檢測及輸出的絕緣值對動力電池的絕緣檢測系統(tǒng)進行檢測。第三，高壓互鎖。可以通過模擬互鎖的不同狀態(tài)，結(jié)合反饋的信息進行判斷和檢測。第四，碰撞檢測系統(tǒng)的檢測。模擬幾個碰撞信號，觀察和對比動力電池中碰撞檢測系統(tǒng)的反饋信息，判斷和檢測碰撞檢測的運行情況。

6 總結(jié)

綜上所述，人們對于電力汽車電池檢測系統(tǒng)設計的研究越來越多，但是檢測系統(tǒng)的設計依舊能夠進行更多的優(yōu)化。通過優(yōu)化電動汽車動力電池的基本功能檢測系統(tǒng)、充放電檢測系統(tǒng)、電流的檢測系統(tǒng)、節(jié)能檢測系統(tǒng)、安全功能檢測系統(tǒng)，實現(xiàn)和完成了電力汽車動力電池的檢測，為進行相關研究的人員提供了參考和借鑒。

參考文獻：

[1]張進，張向文.電動汽車動力電池絕緣檢測系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J].電源技術，2016，40（10）：1946-1949.

[2]鄧庭鋒. 電動汽車動力電池總成檢測系統(tǒng)研究與設計[D].重慶大學，2016.

基金項目2017年大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)校級項目

作者簡介：王龍（1989-），男，河南澠池人，碩士，助教，研究方向：電動汽車。