电动汽车DC/DC变换器信号采集电路设计文献综述
2020-04-14 20:11:48
随着人民生活水平的不断提高,传统燃料内燃机汽车在世界上的保有量在不断增加,使得人类面临着生物能源短缺、气候逐年变暖、大气和水的污染越来越严重等问题。人类必须想办法来解决这些问题。随着当前国际、国内油价持续上升,各国面对着日益严峻的节能减排压力,寻找新的技术、开发低污染甚至零污染的清洁汽车成为了解决以上问题的有效途径。因此各国相继出台了适合本国国情的新能源电动汽车发展战略,大力提倡本国电动汽车行业的发展。发展新能源电动汽车之所以能成为解决这一系列问题的一项重要措施,主要因为电动汽车具有低噪声、热福射低、低排放甚至零排放的环境友好特点。电动汽车的出现无疑对于保护并储备珍贵的化石能源和减少空气污染起到了重要作用。电动车的主要类型有三种:纯电动汽车 (BEV)、混合动力汽车 (HEV) 和燃料电池汽车 (FCEV)。电动汽车能高效利用能源,不会对环境产生污染,近年来受到了社会的广泛应用和推广。
众所周知,在电动汽车“三电”技术中,电池是制约电动汽车发展的瓶颈。动力电池可以直接影响电动汽车的续驶里程、加速性能以及安全性。当电池应用到电动汽车上特别是大型公交客车上时,为其提供动力的往往是上百个单体电池串联起来的电池组,这样整个电池组中会出现电池单体电压不均、电池组局部温度过高和个别单体性能下降等问题,会影响整个电池包的性能,甚至会影响整车安全。为方便监测和管理这样的电池组,使其性能充分发挥,就需要使用电池管理系统。
电池管理系统(BMS—Battery Management System)是用来对电池组进行实时监控检测并进行相应控制的电子控制系统。能够提高电池的使用效率,增强其续航能力,延长电池寿命,降低电动汽车成本,并能提高整车安全性和可靠性。通常电池管理系统包括:电压检测、电流检测、温度检测和电路绝缘检测等。利用检测到的数据进行实时估算,并利用显示设备将所检测和计算得到的数据显示出来供驾驶员观看,这样驾驶员在驾驶时可以实时观测当前每个电池的各种状态信息,并采取相应措施,有效防止了个别电池的过充过放现象。还可以通过估算值看出该车是否需要充电,以防止电动汽车半路抛错。
电池作为动力来源,必须串并联使用才能达到电压和容量要求。由多个单体电池串并联组成的标准化电池包使用一段时间后,在不断循环的充放电过程中,单体电池的内阻和电压差异会逐渐显现出来。由于电池状态不确定性造成的系统瘫痪、数据丢失,后果不堪设想。为确保电池性能良好,延长电池使用寿命,必须对电池进行合理有效地管理和控制。信号采集单元是电池管理系统的前端控制部分,参数快速精确的采样是管理系统的基础,直接影响着整个系统的性能和精度。
因此其中信号采集电路也起着至关重要的作用,简单来说电池管理系统的作用就是监控车用动力电池的工作状态,单体电池的工作电压、总电压、电流、温度等参数,并利用这些参数进行电压均衡控制、估计和计算相应的剩余里程数,检测各单体电池实时状态,在出现过充、过放、过热等现象时釆取相应措施并打开报警信号,最大限度地维护和增强电池的性能和寿命。所以电动汽车DC/DC变换器信号采集电路设计对整个电动汽车行业的推广以至产业化、市场化具有举足轻重的意义。