1.1系統(tǒng)調(diào)試及試運(yùn)行

管理系統(tǒng)的調(diào)試分為各種功能模板的調(diào)試，軟件功能調(diào)試及系統(tǒng)的整體調(diào)試,。系統(tǒng)運(yùn)行正常后,，再對電流、電壓,、溫度等精度進(jìn)行校準(zhǔn),。接著進(jìn)行一段時間的臺架試驗。最后這套系統(tǒng)裝車,，進(jìn)行整車性能試驗和試運(yùn)行,。在調(diào)試和運(yùn)行的過程中，主要遇到了以下幾個問題：

1.系統(tǒng)抗干擾能力較差,，當(dāng)電池大電流放電或車上電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時,，CAN總線通訊會丟失數(shù)據(jù)或錯誤。

2.單電池電壓測量電路中的場效應(yīng)管和運(yùn)算放大器由于靜電原因和插拔的影響,，會損壞,。

3.2003年7月的5000公里運(yùn)行實驗中，由于連續(xù)幾天陰雨天氣,，導(dǎo)致環(huán)境濕度非常大,，系統(tǒng)的CAN通訊完全中斷。經(jīng)深入檢查及測試后,，發(fā)現(xiàn)CAN接口電路多數(shù)損壞,，原因主要是電池組450伏高壓漏電所致。

針對以上問題,，我們主要采取了如下方法和措施,。

1.改進(jìn)電路板，重新布線,。電路板上數(shù)字與模擬部分要分開布線,，最后實現(xiàn)一點接地。電源及CAN接口部分與其他電路要建立足夠的隔離區(qū),，以避免電路的相互漏電干擾,。在單電池測量電路上加上對場效應(yīng)管和運(yùn)放的保護(hù)器件。CAN接口芯片由82C250改為耐高壓的82C251.

2.濾波,。BMS－Ⅲ系統(tǒng)中,，系統(tǒng)供電入口端必須加一濾波器，濾波器的電流不要太大,，一般為負(fù)載的2～3倍,，這樣可防止外界騷擾對系統(tǒng)的沖擊。實驗中還發(fā)現(xiàn),，充電機(jī)的輸出端必須加一個濾波器,，有效抑制高頻干擾,，否則，單電池電壓測量不準(zhǔn),。電池測量線的外面套一個磁環(huán),，對抑制干擾也起一定作用。

3.屏蔽,。在實驗中發(fā)現(xiàn),，如果不用屏蔽線，當(dāng)小電流充放電或者電機(jī)DC/DC沒有工作室時,，CAN總線還能正常工作，電流一旦加大或電機(jī)開始工作,，CAN總線就有可能失靈,。最后改用屏蔽線，并且整個CAN總線的屏蔽都接在一起,，CAN總線才完全工作正常,。電動汽車是一個強(qiáng)干擾源的地方，能用屏蔽線的地方盡量用屏蔽線以防患于未然,，這是非常值得注意的,。

4.改進(jìn)供電系統(tǒng)。以前CAN總線由一點來供電,，這樣當(dāng)空氣潮濕時,，電池組450伏高壓漏電很容易擊穿CAN接口電路。一方面將接口芯片改成耐高壓的器件,，另一方面我們將供電系統(tǒng)改成一頭一尾兩點供電,，大大提高了可靠性。

5.修改軟件,。在軟件中我們加強(qiáng)了對CAN總線錯誤狀態(tài)的監(jiān)測,，一旦總線出錯，程序?qū)⒆詣訌?fù)位該CAN節(jié)點,。從軟件方面增強(qiáng)抗干擾能力,。

1.1運(yùn)行結(jié)果

1.2.1精度實驗

在實驗室我們對系統(tǒng)的精度做了一次全面的試驗，結(jié)論是必須采取有效的抗干擾措施,，單電池電壓精度才能達(dá)到15毫伏,，圖8.1是14路單體電池電壓的精度試驗圖。



1.2.2均衡實驗

我們研制的旁路分流均衡模塊在實驗室進(jìn)行了42路均衡實驗,?？刂扑惴ㄊ侨^程電壓均衡控制。按兩只單體電池為一單元進(jìn)行均衡,，均衡精度約為正負(fù)0.02伏,。圖8.2是均衡實驗圖,。



1.2.3診斷實驗

在實驗室我們用8節(jié)鋰電池進(jìn)行了專家系統(tǒng)的診斷實驗。圖8.3是診斷實驗時在放電過程中采樣到的單電池端電壓變化曲線,，圖8.4是電池診斷模糊專家系統(tǒng)給出的診斷結(jié)果,。



1.2.4臺架實驗

系統(tǒng)樣機(jī)在電池實驗室斷續(xù)調(diào)試運(yùn)行了近3－4個月，2002年9月末開始在整車組進(jìn)行現(xiàn)場臺架試驗,。改進(jìn)后的樣機(jī)裝在燃料電池平臺車上調(diào)試和試運(yùn)行,。

在臺架上進(jìn)行了不同倍率的充電和放電試驗，記錄了充放電過程中的溫度,、電壓,、電流變化曲線。特別是收集了大量的單電池電壓的變化曲線,，分析了電池組的一致性,，對靜態(tài)SOC進(jìn)行了標(biāo)定和測試，考核了系統(tǒng)的可靠性,。圖8.5是臺架試驗過程中單電池充電時電壓變化曲線,，圖8.6是1/2C放電初期時的電壓變化曲線，圖8.7是1/2C放電后期的電壓變化曲線,。



1.2.5運(yùn)行實驗這套系統(tǒng)裝在燃料電池大客車上,，完成了整車電路調(diào)試，進(jìn)行了整車性能試驗和1600公里的運(yùn)行,，圖8.8是車輛行駛過程中的放電電流及電量曲線,。



圖8.9和圖8.10是2003年10月25日車上實驗的數(shù)據(jù)曲線。初始走車時,，路面比較平穩(wěn),，坡少且坡度都不大，汽車運(yùn)行平穩(wěn),。由下面兩圖可以看出,，當(dāng)汽車處于平穩(wěn)運(yùn)行狀態(tài)時，蓄電池處于小電流充電狀態(tài),，總電壓變化不大,，單體電池電壓也基本處于不變狀態(tài)。



這套管理系統(tǒng)經(jīng)過了實驗室性能試驗,、近4個月的臺架試驗和整車調(diào)試及5000公里的實際運(yùn)行,。在整個過程中，系統(tǒng)運(yùn)行基本正常,。在單電池電壓測量,、總電壓、總電流,、溫度測量及SOC估計和其他功能方面均達(dá)到了整車的要求,。對均衡方案和模糊專家診斷也進(jìn)行了研究,。結(jié)果表明，這套系統(tǒng)具有較高的可靠性和實用性,。取得的主要成果如下：

1.系統(tǒng)實現(xiàn)了分布式結(jié)構(gòu),、模塊化、多CAN通訊及多功能的先進(jìn)系統(tǒng),。

2.測量實現(xiàn)了高精度,，總電流與總電壓精度分別為0.5%和0.2%，使電量計量更加精確,。

3.具有特色的鋰電池單體電壓測量電路,，達(dá)到了108-126路，可以擴(kuò)展至更多路,，精度在（0.1-0.2）%.

4.對鋰電池的均衡電路和均衡算法進(jìn)行了研究和設(shè)計,，對鋰電池的模糊診斷專家系統(tǒng)進(jìn)行了基本的實驗。

5.新的SOC估計方法充分考慮各種因素包括一致性對電量估計的影響,，加入了各種補(bǔ)償，提高了電量估計的精度,。

6.實現(xiàn)了系統(tǒng)在車上的運(yùn)行,，解決了系統(tǒng)24V電源自動控制、抗靜電干擾,、抗電機(jī)DC/DC干擾,，抗高壓漏電等一系列問題。通過了臺架實驗并完成了5000公里的整車實際運(yùn)行試驗,，解決了出現(xiàn)的一系列技術(shù)問題,，工程化水平和可靠性有了很大的提高。

同時系統(tǒng)也不可避免地也存在一些不足,，對于系統(tǒng)下一步的改進(jìn),，有如下幾點建議：

1.考慮到將來診斷系統(tǒng)的擴(kuò)展以及在混合車上對SOC的長期跟蹤，建議更換CPU.可考慮采用Philips的32位ARM系列嵌入式微控制器,，在兼顧性能與成本的基礎(chǔ)上,，建議采用32位微控制器LPC2129，LPC2129具有非常小的64腳封裝,、極低的功耗,、多個32位定時器、4路10位ADC,、2路CAN,、PWM通道、46個GPIO以及多達(dá)9個外部中斷使它們特別適用于汽車,、工業(yè)控制應(yīng)用以及醫(yī)療系統(tǒng)和容錯維護(hù)總線,。這不僅可以降低成本,，還可以縮小測量電路板的體積，對于電池管理系統(tǒng)真正走向市場具有重要的意義,。

2.均衡電路還只是作了初步的研究,，采用了簡單的旁路分流法，控制算法是全過程電壓均衡,。究竟選用一種什么樣的均衡電路及控制算法才能讓能量的損耗最小,，充電均衡還是放電均衡都是很值得研究的問題。

3.模糊診斷專家系統(tǒng)離真正實用還有一定的距離,，故障診斷所用規(guī)則以及各隸屬度值的確定還需要與電池專家深入探討,，并且通過大量的實驗不斷調(diào)整。

目前系統(tǒng)的診斷以靜態(tài)或慢變化為主,，對于實際車上的動態(tài)診斷還需在數(shù)據(jù)獲取和SOR評估算法上作進(jìn)一步的研究和改進(jìn),。