电动客车动力系统结构组成及工作原理控制策略

1、电动客车动力系统结构组成及工作原理控制策略1.2.1电池控制策略电池通过电池管理系统（以下简称BMS）进行控制，主要用于对电动汽车的动力电池参数进行实时监控、故障诊断、SOC估算、行驶里程估算、短路保护、漏电监测、显示报警，充放电模式选择等，并通过CAN总线的方式与车辆集成控制器或充电机进行信息交互，保障电动汽车高效、可靠、安全运行，如图37所示。图37、电池管理系统策略图电池管理系统主要分为以下几部分：（1）均衡管理电池均衡的意义就是利用电力电子技术，使锂离子电池单体电压或电池组电压偏差保持在预期的范围内，从而保证每个单体电池在正常的使用时保持相同状态，以避免过充、过放的发生。一般分为主动均

2、衡及被动均衡两种模式。目前使用的是基于电芯SOC的均衡及基于时间模式的均衡的双向主动均衡模式。（2）电池安全管理电池安全管理分为过充、过放保护；过流、高温、低温保护；多级故障诊断保护三个部分。（3）SOC/SOH检测单电芯SOC计算是BMS中的重点和难点，SOC是BMS中最重要的参数，因为其它一切都是以SOC为基础的，所以它的精度和鲁棒性（也叫纠错能力）极其重要。如果没有精确的SOC，再多的保护功能也无法使BMS正常工作，因为电池会经常处于被保护状态，更无法延长电池的寿命。SOC的估算精度精度越高，对于相同容量的电池，可以使电动车有更高的续航里程。高精度的SOC估算可以使电池组发挥最大的效能。

3、目前的SOC检测分为剩余容量估算、电池健康估算、高精度容量积分三个部分。通过电池监控单元（CSC）执行以上主动均衡功能。（4）高压安全管理高压安全管理分为高压互锁（HVIL）及高压绝缘检测两个部分。高压互锁的目的是，用来确认整个高压系统的完整性的，当高压系统回路断开或者完整性受到破坏的时候，就需要启动安全措施了。较高的供电电压对整车的电气安全提出了更高的要求，尤其是对高压系统的绝缘性能提出了更为苛刻的要求。绝缘电阻是表征电动汽车电气安全好坏的重要参数，相关电动汽车安全标准均作了明确规定，目的是为了消除高压电对车辆和驾乘人员人身的潜在威胁，保证电动汽车电气系统的安全。（5）电池参数检测通过电池管

4、理单元（BMU）从C-CAN 与多个CSC 进行通信，从CSC 获得各单体电池的电压、温度及工作状态。（6）其他整个完整的BMS还包括有低功耗、历史数据记录、级联灵活扩展、CRC数据校验等多项其他功能配合组成。1.2.2电机控制策略根据整车控制器输入输出以及CAN总线信息对动力系统和电附件进行综合能量管理，降低电耗。依据CAN总线上动力系统和电附件的故障信息进行故障诊断和安全处理，并在专用仪表系统上显示故障信息和处理措施，提高整车主动安全性能。简单的来说就是利用BMS系统主要是采集电池的数据，电池充放电状态、电池总电压、电池总电流，每个电池箱内电池测点温度以及单体模块电池电压等。将这些参数的实

5、时，快速，准确通过显示系统显示出来，并根据参数实现整车驱动控制、能量优化控制、制动回馈控制和网络管理等功能，如图38所示。图38、电机控制策略图1.2.3充电控制策略1.2.3.1充电过程的操作与控制程序充电过程与操作共分为6个阶段（如图39所示），分别是：（1）充电机测量检测点1的电压是否为4V,来判断插头和插座是否已完全连接（2）如检测点1电压为4V,则判断车辆接口完全连接，充电机控制电子锁锁止（3）在车辆接口完全连接后，充电机自检成功，则闭合K3 和K4，A+、A-行成回路，同时向BMS发送“充电机识别报文”（4）BMS得到充电机提供的低压辅助电源后，BMS测量检测点2的电压是否为6V,

6、来判断车辆接口是否已完全连接，如果判定为完全连接，BMS向充电机开始发送“电池管理系统识别报文”（5）BMS与充电机握手和配置后，BMS闭合K5和K6,使充电DC+、DC-回路导通（6）充电机闭合接触器K1和K2,使直流供电回路导通图39、充电过程的操作与控制示意图1.2.3.2充电整体流程纯电车充电通过5个阶段完成。第一阶段：物理连接完成和上电充电机动作：测量检测点1电压值是否为4V,来判断充电枪和底座是否已经完全连接。在判断为完全连接后闭合K3 和K4，充电机提供24V电源给BMS，同时开始周期发送“充电机识别报文”，报文代号CRM （ID:1801F456）其中第一个Byte为00（表示

7、此时充电机主动发送识别，请求握手）。第二阶段：充电握手阶段得到充电机提供的24V电源后，测量检测点2的电压是否为6V,来判断车辆接口是否已完全连接，如是，BMS开始周期发“BMS识别报文”,报文代号BRM。（1）首先BMS发送RTS报文(ID:1CEC56F4),通知充电机准备发送多少数据。（2）当充电机收到BMS发送的RTS报文后，作出应答信号，回复CTS给BMS(ID:1CECF456)（3）当BMS接收到充电机的应答报文CTS后，开始建立连接发送数据DT（ID:1CEB56F4）当充电机接收完BMS发送的报文DT后，回复CM给BMS用于消息结束应答（ID:1CECF456）第三阶段：充电

8、参数配置阶段（1）充电握手阶段完成，充电机和BMS进入充电参数配置阶段BMS发送电池充电参数BCP给充电机。首先BMS发送RTS报文（ID:1CEC56F4),通知充电机准备发送多少包数据。 当充电机收到BMS发送的RTS报文后，作出应答信号，回复CTS给BMS(ID:1CECF456)当BMS接收到充电机的应答报文CTS后，开始建立连接发送数据DT(ID:1CEB56F4) 当充电机接收完BMS发送的数据报文DT后，回复CM给BMS用于消息结束应答（ID:1CECF456）（2）充电机发送时间同步信息CTS给BMS（ID:1807F456）（3）充电机发送最大输出能力CML给BMS(ID:1

9、808F456)（4）BMS发送电池充电准备就绪状态BRO给充电机(ID:100956F4)（5）充电机接收到BMS发送的BRO信息后，回应充电机输出准备就绪状态CRO(ID:100AF456)第四阶段：充电阶段（1）BMS发送电池充电需求BCL给充电机（ID:181056F4）（2） BMS发送电池充电总状态BCS给充电机，启动数据传输协议TCPM 首先BMS发送RTS报文（ID:1CEC56F4),通知充电机准备发送多少包数据。 当充电机收到BMS发送的RTS报文后，作出应答信号，回复CTS给BMS（ID:1CECF456）当BMS接收到充电机的应答报文CTS后，开始建立发送数据DT(ID

10、:1CEB56F4) 当充电机接收到BMS发送的数据报文DT后，回复CM给BMS用于消息结束应答（ID:1CECF456）（3）充电机发送充电机充电状态CCS给BMS(ID:1812F456)（4）BMS发送单体动力蓄电池电压BMV给充电机（5）BMS发送动力蓄电池温度BMT给充电机上述所有参数，在充电过程中按照按照协议要求的报文周期固定发送，当充电过程中出现异常或者充电满时将停止充电，同时发送充电停止报文：（6）BMS发送中止充电报文BST给充电机，命令其结束充电及充电结束的原因 (ID:101956F4)（7）充电机发送充电机中止充电报文CST，告知BMS充电结束及充电结束的原因（ID:101AF456）上述任何一步异常都将导致中止充电。第五阶段：充电结束阶段（1）BMS发出统计数据BSD（ID:181C56F4）（2）充电机发出统计数据CSD（ID181DF456）1.2.4行驶控制策略纯电动车通过动力系统实现控制策略，动力系统结构简单，通过实现无级变速,行驶中无换挡过程，省去复杂变速器和离合器等机构。驱动电机在车辆制动时能够作为发电机回收电能给动力电池，同时实现辅助制动的作用，所以纯电动车取消了缓速器，如图40所示。图40、行驶控制示意图驱动行驶阶段，电