電動(dòng)客車動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成及工作原理控制策略

1、電動(dòng)客車動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成及工作原理控制策略1.2.1電池控制策略電池通過電池管理系統(tǒng)（以下簡稱BMS）進(jìn)行控制，主要用于對(duì)電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、故障診斷、SOC估算、行駛里程估算、短路保護(hù)、漏電監(jiān)測、顯示報(bào)警，充放電模式選擇等，并通過CAN總線的方式與車輛集成控制器或充電機(jī)進(jìn)行信息交互，保障電動(dòng)汽車高效、可靠、安全運(yùn)行，如圖37所示。圖37、電池管理系統(tǒng)策略圖電池管理系統(tǒng)主要分為以下幾部分：（1）均衡管理電池均衡的意義就是利用電力電子技術(shù)，使鋰離子電池單體電壓或電池組電壓偏差保持在預(yù)期的范圍內(nèi)，從而保證每個(gè)單體電池在正常的使用時(shí)保持相同狀態(tài)，以避免過充、過放的發(fā)生。一般分為主動(dòng)均

2、衡及被動(dòng)均衡兩種模式。目前使用的是基于電芯SOC的均衡及基于時(shí)間模式的均衡的雙向主動(dòng)均衡模式。（2）電池安全管理電池安全管理分為過充、過放保護(hù)；過流、高溫、低溫保護(hù)；多級(jí)故障診斷保護(hù)三個(gè)部分。（3）SOC/SOH檢測單電芯SOC計(jì)算是BMS中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，SOC是BMS中最重要的參數(shù)，因?yàn)槠渌磺卸际且許OC為基礎(chǔ)的，所以它的精度和魯棒性（也叫糾錯(cuò)能力）極其重要。如果沒有精確的SOC，再多的保護(hù)功能也無法使BMS正常工作，因?yàn)殡姵貢?huì)經(jīng)常處于被保護(hù)狀態(tài)，更無法延長電池的壽命。SOC的估算精度精度越高，對(duì)于相同容量的電池，可以使電動(dòng)車有更高的續(xù)航里程。高精度的SOC估算可以使電池組發(fā)揮最大的效能。

3、目前的SOC檢測分為剩余容量估算、電池健康估算、高精度容量積分三個(gè)部分。通過電池監(jiān)控單元（CSC）執(zhí)行以上主動(dòng)均衡功能。（4）高壓安全管理高壓安全管理分為高壓互鎖（HVIL）及高壓絕緣檢測兩個(gè)部分。高壓互鎖的目的是，用來確認(rèn)整個(gè)高壓系統(tǒng)的完整性的，當(dāng)高壓系統(tǒng)回路斷開或者完整性受到破壞的時(shí)候，就需要啟動(dòng)安全措施了。較高的供電電壓對(duì)整車的電氣安全提出了更高的要求，尤其是對(duì)高壓系統(tǒng)的絕緣性能提出了更為苛刻的要求。絕緣電阻是表征電動(dòng)汽車電氣安全好壞的重要參數(shù)，相關(guān)電動(dòng)汽車安全標(biāo)準(zhǔn)均作了明確規(guī)定，目的是為了消除高壓電對(duì)車輛和駕乘人員人身的潛在威脅，保證電動(dòng)汽車電氣系統(tǒng)的安全。（5）電池參數(shù)檢測通過電池管

4、理單元（BMU）從C-CAN 與多個(gè)CSC 進(jìn)行通信，從CSC 獲得各單體電池的電壓、溫度及工作狀態(tài)。（6）其他整個(gè)完整的BMS還包括有低功耗、歷史數(shù)據(jù)記錄、級(jí)聯(lián)靈活擴(kuò)展、CRC數(shù)據(jù)校驗(yàn)等多項(xiàng)其他功能配合組成。1.2.2電機(jī)控制策略根據(jù)整車控制器輸入輸出以及CAN總線信息對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)和電附件進(jìn)行綜合能量管理，降低電耗。依據(jù)CAN總線上動(dòng)力系統(tǒng)和電附件的故障信息進(jìn)行故障診斷和安全處理，并在專用儀表系統(tǒng)上顯示故障信息和處理措施，提高整車主動(dòng)安全性能。簡單的來說就是利用BMS系統(tǒng)主要是采集電池的數(shù)據(jù)，電池充放電狀態(tài)、電池總電壓、電池總電流，每個(gè)電池箱內(nèi)電池測點(diǎn)溫度以及單體模塊電池電壓等。將這些參數(shù)的實(shí)

5、時(shí)，快速，準(zhǔn)確通過顯示系統(tǒng)顯示出來，并根據(jù)參數(shù)實(shí)現(xiàn)整車驅(qū)動(dòng)控制、能量優(yōu)化控制、制動(dòng)回饋控制和網(wǎng)絡(luò)管理等功能，如圖38所示。圖38、電機(jī)控制策略圖1.2.3充電控制策略1.2.3.1充電過程的操作與控制程序充電過程與操作共分為6個(gè)階段（如圖39所示），分別是：（1）充電機(jī)測量檢測點(diǎn)1的電壓是否為4V,來判斷插頭和插座是否已完全連接（2）如檢測點(diǎn)1電壓為4V,則判斷車輛接口完全連接，充電機(jī)控制電子鎖鎖止（3）在車輛接口完全連接后，充電機(jī)自檢成功，則閉合K3 和K4，A+、A-行成回路，同時(shí)向BMS發(fā)送“充電機(jī)識(shí)別報(bào)文”（4）BMS得到充電機(jī)提供的低壓輔助電源后，BMS測量檢測點(diǎn)2的電壓是否為6V,

6、來判斷車輛接口是否已完全連接，如果判定為完全連接，BMS向充電機(jī)開始發(fā)送“電池管理系統(tǒng)識(shí)別報(bào)文”（5）BMS與充電機(jī)握手和配置后，BMS閉合K5和K6,使充電DC+、DC-回路導(dǎo)通（6）充電機(jī)閉合接觸器K1和K2,使直流供電回路導(dǎo)通圖39、充電過程的操作與控制示意圖1.2.3.2充電整體流程純電車充電通過5個(gè)階段完成。第一階段：物理連接完成和上電充電機(jī)動(dòng)作：測量檢測點(diǎn)1電壓值是否為4V,來判斷充電槍和底座是否已經(jīng)完全連接。在判斷為完全連接后閉合K3 和K4，充電機(jī)提供24V電源給BMS，同時(shí)開始周期發(fā)送“充電機(jī)識(shí)別報(bào)文”，報(bào)文代號(hào)CRM （ID:1801F456）其中第一個(gè)Byte為00（表示

7、此時(shí)充電機(jī)主動(dòng)發(fā)送識(shí)別，請(qǐng)求握手）。第二階段：充電握手階段得到充電機(jī)提供的24V電源后，測量檢測點(diǎn)2的電壓是否為6V,來判斷車輛接口是否已完全連接，如是，BMS開始周期發(fā)“BMS識(shí)別報(bào)文”,報(bào)文代號(hào)BRM。（1）首先BMS發(fā)送RTS報(bào)文(ID:1CEC56F4),通知充電機(jī)準(zhǔn)備發(fā)送多少數(shù)據(jù)。（2）當(dāng)充電機(jī)收到BMS發(fā)送的RTS報(bào)文后，作出應(yīng)答信號(hào)，回復(fù)CTS給BMS(ID:1CECF456)（3）當(dāng)BMS接收到充電機(jī)的應(yīng)答報(bào)文CTS后，開始建立連接發(fā)送數(shù)據(jù)DT（ID:1CEB56F4）當(dāng)充電機(jī)接收完BMS發(fā)送的報(bào)文DT后，回復(fù)CM給BMS用于消息結(jié)束應(yīng)答（ID:1CECF456）第三階段：充電

8、參數(shù)配置階段（1）充電握手階段完成，充電機(jī)和BMS進(jìn)入充電參數(shù)配置階段BMS發(fā)送電池充電參數(shù)BCP給充電機(jī)。首先BMS發(fā)送RTS報(bào)文（ID:1CEC56F4),通知充電機(jī)準(zhǔn)備發(fā)送多少包數(shù)據(jù)。 當(dāng)充電機(jī)收到BMS發(fā)送的RTS報(bào)文后，作出應(yīng)答信號(hào)，回復(fù)CTS給BMS(ID:1CECF456)當(dāng)BMS接收到充電機(jī)的應(yīng)答報(bào)文CTS后，開始建立連接發(fā)送數(shù)據(jù)DT(ID:1CEB56F4) 當(dāng)充電機(jī)接收完BMS發(fā)送的數(shù)據(jù)報(bào)文DT后，回復(fù)CM給BMS用于消息結(jié)束應(yīng)答（ID:1CECF456）（2）充電機(jī)發(fā)送時(shí)間同步信息CTS給BMS（ID:1807F456）（3）充電機(jī)發(fā)送最大輸出能力CML給BMS(ID:1

9、808F456)（4）BMS發(fā)送電池充電準(zhǔn)備就緒狀態(tài)BRO給充電機(jī)(ID:100956F4)（5）充電機(jī)接收到BMS發(fā)送的BRO信息后，回應(yīng)充電機(jī)輸出準(zhǔn)備就緒狀態(tài)CRO(ID:100AF456)第四階段：充電階段（1）BMS發(fā)送電池充電需求BCL給充電機(jī)（ID:181056F4）（2） BMS發(fā)送電池充電總狀態(tài)BCS給充電機(jī)，啟動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議TCPM 首先BMS發(fā)送RTS報(bào)文（ID:1CEC56F4),通知充電機(jī)準(zhǔn)備發(fā)送多少包數(shù)據(jù)。 當(dāng)充電機(jī)收到BMS發(fā)送的RTS報(bào)文后，作出應(yīng)答信號(hào)，回復(fù)CTS給BMS（ID:1CECF456）當(dāng)BMS接收到充電機(jī)的應(yīng)答報(bào)文CTS后，開始建立發(fā)送數(shù)據(jù)DT(ID

10、:1CEB56F4) 當(dāng)充電機(jī)接收到BMS發(fā)送的數(shù)據(jù)報(bào)文DT后，回復(fù)CM給BMS用于消息結(jié)束應(yīng)答（ID:1CECF456）（3）充電機(jī)發(fā)送充電機(jī)充電狀態(tài)CCS給BMS(ID:1812F456)（4）BMS發(fā)送單體動(dòng)力蓄電池電壓BMV給充電機(jī)（5）BMS發(fā)送動(dòng)力蓄電池溫度BMT給充電機(jī)上述所有參數(shù)，在充電過程中按照按照協(xié)議要求的報(bào)文周期固定發(fā)送，當(dāng)充電過程中出現(xiàn)異常或者充電滿時(shí)將停止充電，同時(shí)發(fā)送充電停止報(bào)文：（6）BMS發(fā)送中止充電報(bào)文BST給充電機(jī)，命令其結(jié)束充電及充電結(jié)束的原因 (ID:101956F4)（7）充電機(jī)發(fā)送充電機(jī)中止充電報(bào)文CST，告知BMS充電結(jié)束及充電結(jié)束的原因（ID:101AF456）上述任何一步異常都將導(dǎo)致中止充電。第五階段：充電結(jié)束階段（1）BMS發(fā)出統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)BSD（ID:181C56F4）（2）充電機(jī)發(fā)出統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)CSD（ID181DF456）1.2.4行駛控制策略純電動(dòng)車通過動(dòng)力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制策略，動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，通過實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速,行駛中無換擋過程，省去復(fù)雜變速器和離合器等機(jī)構(gòu)。驅(qū)動(dòng)電機(jī)在車輛制動(dòng)時(shí)能夠作為發(fā)電機(jī)回收電能給動(dòng)力電池，同時(shí)實(shí)現(xiàn)輔助制動(dòng)的作用，所以純電動(dòng)車取消了緩速器，如圖40所示。圖40、行駛控制示意圖驅(qū)動(dòng)行駛階段，電