常州江蘇大學工程技術研究院
Changzhou Engineering and Technology Institute of Jiangsu University
一,、項目成果簡介
電池故障預警和健康管理系統(電池管理系統)可為電池系統提供多重安全保護,,實現故障檢測,、判斷,、隔離,、記錄和定位,,提高系統可靠性與安全性,;同時可實現電池系統的健康狀態(tài)管理與壽命管理,,延長系統使用時間,在發(fā)現充電機故障時及時報警,,系統能夠提供可靠的性能及故障分析數據,,為電池梯次回收利用建立相應的數據庫;采用全新硬件結構電路架構設計針對電池組的供電進行通斷控制,,達到保護電池組安全的目的,。
二、性能指標
電池故障預警和健康管理系統包括電池監(jiān)控系統、PHM云平臺系統,、充電機故障診斷系統及總壓硬件保護系統,,具體模塊架構如圖1所示。
圖1 系統模塊架構示意圖
電池監(jiān)控系統具體實物圖如圖2所示,,包括電壓采集模塊,、溫度采集模塊、電流采集模塊,、開關量輸入輸出模塊,、絕緣監(jiān)測模塊、故障預警模塊,、狀態(tài)估算模塊,、均衡模塊、數據存儲模塊及通信模塊,。
圖2 電池監(jiān)控系統
電壓采集模塊用于實時檢測各節(jié)單體電池的電壓以及電池組總電壓,;溫度采集模塊通過電池組各預設位置溫度傳感器的設置,實現電池組的溫度分布的檢測,;電流采集模塊用于通過分流器或電流傳感器實時檢測獲得電池組的電流,;絕緣監(jiān)測模塊可實現高壓電絕緣檢測;故障預警模塊實現對各節(jié)單體電池,、以及蓄電池組的異常分析,;開關量輸入輸出模塊可控制接觸器等保護裝置和加熱/冷卻系統;狀態(tài)估算模塊采用平均及離散分布理念針對各節(jié)單體電池實現電池荷電狀態(tài)及健康狀態(tài)的檢測,,預測電池可工作時間及對全生命周期管理,;均衡模塊實現各節(jié)單體電池向平均電壓或平均電量目標的均衡控制;數據存儲模塊用于存儲電池監(jiān)控系統中各模塊工作中所涉及的數據,;通信模塊可與外界系統進行通信,,報告電池信息。
PHM云平臺系統經無線通信網絡與PHM云平臺進行通信,,針對所接收各檢測數據,、以及所接收異常結果,實現向PHM云平臺的上傳,,并且實現PHM云平臺向控制器下發(fā)電池標定參數,、以及報警閾值參數。PHM系統將電池數據和狀態(tài)傳輸給云端平臺,,對電池的健康狀態(tài)進行評估并預測電池的壽命,。
充電機故障診斷系統,實物圖如圖3所示,,針對機車內用于電池組充電的充電機,,實現電壓檢測,、電流檢測,以及充電機工作狀態(tài)的采集,,同時基于與電池監(jiān)控系統的通信,,實現充電機的故障診斷,并針對異常結果進行報警,。
圖3 充電機故障診斷系統
總壓硬件保護系統采用全新硬件結構電路架構設計,,在電池管理系統失控的情況下,控制器能夠通過判斷電池的總電壓切斷輸出接觸器,,達到保護蓄電池箱安全,。
三、適用范圍,、市場前景
《“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產業(yè)發(fā)展規(guī)劃》中要求大幅提升新能源汽車和新能源的應用比例,,按照規(guī)劃到2020年,中國純電動汽車和插電式混合動力汽車生產能力達200萬輛,、累計產銷量超過500萬輛,產值規(guī)模達到10萬億元以上,。我國新能源汽車出現爆發(fā)式增長,,在帶動鋰電池產業(yè)快速發(fā)展的同時,也成為電池管理系統行業(yè)發(fā)展的催化劑,。《國民經濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》中新能源汽車仍然是發(fā)展的重點,。因此,該產品其經濟壽命期預計20年以上,,隨著新能源產業(yè)的興起,,本項目產品未來的市場前景廣闊,具有旺盛的生命力,。
目前,,動車機車、車輛,、城軌列車的輔助或者牽引電源缺乏自我檢測及保護功能,,實行盲充盲放,易引發(fā)蓄電池組著火乃至爆炸發(fā)生,;同時,,由于充電機與機車控制系統之間數據通訊不夠精確、故障顯示過于簡單,,往往在機車行駛途中發(fā)生故障機車控制系統無法精確顯示故障點,。因此,為機車蓄電池配備電池故障預警和健康管理系統成為市場化進程中的重要環(huán)節(jié),。
四,、投資概算
具體商談
五,、合作方式
技術合作。