混合动力汽车除动力电池组提供主要电源外,还有发动机、发电机组向动力电池组通过转换器不断地补充电能根据电动车辆所采用的电池的类型和动力电池组的组合方法电池组管理系统主要包括热(温度)管理子系统、电池组管理子系统、线路管理子系统,如图2-50所示。
①热管理子系统 混合动力汽车上使用的动力电池组在工作时都会有发热现象,不同的蓄电池发热程度不同,有的蓄电池采用自然通风即可满足电池组的散热要求,但有的蓄电池则必须采取强制通风来进行冷却,才能保证电池组正常工作并延长蓄电池的寿命。另外,在混合动力汽车上由于动力电池组的各个蓄电池或各个分电池组布置在车架不同的位置上,各处的散热条件和周围环境都不同,这些差别也会对蓄电池充、放电性能和蓄电池的使用寿命造成影响。为了保证每个蓄电池都能有良好的散热条件和环境,将混合动力汽车的动力电池组装在一个强制冷却系统中,使各个蓄电池的温度保持一致或相接近,以及使各个蓄电池的周边环境条件相似。
根据动力电池组在电动车辆上的布置,动力电池组的热管理子系统中,首先应合理安排动力电池组的支架,要求便于动力电池组或其分组的安装,能够实现机械化装卸,便于各种电线束的连接。在动力电池组的支架位置和形状确定后设计通风管道、风扇、动力电池组ECU和温度传感器等,混合动力汽车上水平布置的温度管理系统如图2-51所示,垂直布置的温度管理系统如图2-52所示。
在某些蓄电池工作时,会产生较高的温度,可以充分利用其产生的热量取暖和给挡风玻璃除霜等,使热量得到管理与应用。
②电池组管理子系统 其作用是对电池的组合、安装、充电、
放电、电池组中各个电池的不均衡性、电池的热管理和电池的维护等进行监控和管理,使电池组能够提高工作效率,保证正常运转并达到最佳状态,避免发生电池的过充电和过放电,有效延长电池的寿命以及进行动力电池组的安全管理和保洁等。电池管理系统主要包括以下方面。
a.电池的技术性能 不同类型和不同型号、不同使用程度的电池都具有不同的性能,包括电池的;容量、工作电压、终止电压、质量、外形尺寸和电池特性(包括记忆特性)等,因此要对动力电池组建立技术档案。实际上即使是同一型号、同一批量的电池,由于制造原因、电解质的浓度差异和使用情况的不同,都会对整个动力电池组的性能带来影响,因此在安装电池组之前,应对每个电池进行认真检测,将性能差异不大的电池组成动力电池组。
b.电池状态的管理 混合动力汽车的动力电池组由多个单节电池组成,其基本状态包括在充电和放电双向作业时的电压、电流、温度、SOC的比例等。在正常情况下动力电池组的电压、电流、温度、SOC的比例等应能进行双向计量和显示。
由于多种原因在动力电池组中个别电池会出现性能的改变,使动力电池组在充电时不能充足,而在放电时很快将电能放尽。这就要求电池管理系统能够及时自动检测各个单节电池的状态,当检测出某节电池出现损坏时,及时报警,以便将坏电池剔除、更换。
C.动力电池组的安全管理 动力电池组的总电压可以达到90~400V,高电压对人体会造成危害,应采取有效的隔离措施般是将动力电池组与车辆的乘坐区分离,将动力电池组布置在地
板下面或车架的两侧,在正常的情况下,车辆停止使用时,通常会自动切断电源,只有在混合动力汽车启动时才接通电源。当混合动力汽车发生碰撞或倾覆时,电池管理系统应能立即切断电源,防止高压电引起的人身事故和火灾,并防止电解液造成的伤害,以保证人身安全。
③线路管理子系统 动力电池组需要8~32节12V的单节电池串联起来(指铅酸蓄电池)或由更多单节电池(指其他电池)串联而成,为了能够分别安装在混合动力汽车的不同位置,通常将动力电池组分为多个小的电池组分散布置,这样有利于电池组的机械化安装、拆卸和检修。
线路管理子系统管理电池与电池、电池组与电池组之间的线路。当动力电池组的总电压较高时,导线的截面积比较小,有利于线束的连接和固定,但高电压要求有更可靠的防护。当动力电池组的总电压较低时,则电流比较大,导线的截面积也比较大,安装较不方便。在各个电池组之间还需要安装连接导线将各个电池组串联起来,一般在电池组与电池组之间,装有手动或自动断电器,以便在安装、拆卸和检修时切断电流。另外,在电池管理系统中还有各种传感器线路等,因此在混合动力汽车上有尺寸很长的各种各样的线束,要求电线之间有可靠的绝缘,并能快速连接。
