电动汽车电压检测.pdf

低压电器( 2011No． 14) ·分布式电源· 许 富 强 ( 1985—) ， 男，硕士研究生，研 究方向为电动汽车 电池管理系统。 电动汽车用电池电压检测 方案的研究与设计 许富强， 张潮海 ( 上海理工大学，上海 200090) 摘 要: 针对电动汽车电池电压检测的特点，设计了采用分立逻辑器件连接开关 网络和采用复杂可编程逻辑器件连接开关网络两种电压巡检的方案，其中的开关采用 光耦继电器，以解决电压检测中的隔离和共地问题。 关键词: 汽车电池; 电压检测; 开关网络; 复杂可编程逻辑器件; 光耦继电器 中图分类号: TM 912 文献标志码: B 文章编号: 1001-5531( 2011) 14-0026-04 Research and Design on Battery Voltage Detection for Electric Vehicle XU Fuqiang， ZHANG Chaohai ( University of Shanghai for Science and Technology，Shanghai 200090，China) Abstract: Two voltage inspection solutions were designed in consideration of the characteristics of the battery voltage detection on electric vehicles． One type is the discrete logic connected to the switch matrix and the other type is connecting the complex programmable logic device ( CPLD) with the switch matrix． In order to solve the in- sulation and the ground sharing in voltage detection，the optronics relay was used as the switch． Key words: vehicle battery; voltage detection; switch matrix; complex programmable logic device ( CPLD) ; optronics relay 张潮海( 1963—) ，男，教授，主要研究方向为可再生能源策略、电力污染与电气环境、脉冲功率与等离子放电、智能化 电气设备诊断。 0 引 言 能源短缺和环境污染是当今世界汽车工业发 展面临的两大问题［1］，而电动汽车以其排放少、 噪声低等优点正受到广泛的关注，各国都把电动 汽车作为汽车工业发展的方向。 在电动汽车的研究开发与产业化过程中，蓄 电池及其管理系统作为主要的动力源部件，是其 中最为重要的一个环节。对于纯电动汽车，动力 蓄电池更是其唯一的能量来源，在电动汽车上扮 演等同于燃油车辆中“发动机”的重要角色。因 此，对于动力电池的监测与管理至关重要［2］。 动力电池的监测通常是指对电池的电压、电 流和温度三个参数的监测，而其电压的监测最为 重要。电压的精确测量，对于电池剩余电量的估 计具有重要的意义。 1 常用电压检测方法 电动汽车的工作电压较高，一般约需 300 V。 动力型铅酸蓄电池电压多为 6 V 或 12 V，锂离子 电池、镍氢电池电压则更低。因此，若要达到电 压，需要大量蓄电池的串联。若只检测电池组的 端电压，方法很简单，只需在电池组的两端接上检 测电路即可。但这样做是不行的，因为上述方法 虽可得到总的工作电压，但无法判断具体单体电 池的端电压，而只要有一块电池出问题，就会影响 整组电池的正常工作和性能。实用的方法是，检 测每个电池单体的端电压。对于串联蓄电池组， 检测每个电池单体的端电压所遇到的主要问题是 测量参考点的选择，以及检测电路和被检测电池 组的电池隔离问题［3］。目前，主要采用的是分布 式检测和集中式检测两种方法。两种检测方法各 —62— ·分布式电源· 低压电器( 2011No． 14) 有优、缺点，综合其优点，一般采取“先集中后分 布”的采集方案［4］。 以 72 个电池单体为例，将其分为六组，每组 有 12 个电池单体。对于每组电池用一个检测模 块进行“集中式”检测，整个系统由若干个检测模 块通过 CAN 总线连接而成，其实质就是检测单元 部分模块化、本地化，数据靠总线传输。 2 开关网络 为了解决电压检测中所遇到的测量参考点选 择和隔离问题，本文设计了一种基于光耦继电器 的开关网络来测量每个电池的端电压。光耦继电 器相比于传统的机械触点