轨道交通车辆电池管理系统研究与设计

经济的高速增长和城市化进程的加快,推动了我国高铁、动车、地铁等轨道交通车辆的快速发展。随着新能源技术的日新月异和车载储能技术的不断进步,新型节能环保的轨道交通车辆是建设绿色节约型综合交通系统的重大趋势。锂电池作为新能源储能元件,凭借其安全环保、比能量高、比功率大、寿命长等优点从众多蓄电池中脱颖而出,作为储能装置在轨道交通领域应用越来越广泛。由于锂电池在使用过程中需要对各种状态参数进行实时的监控和管理,因此设计一套与之匹配的轨道交通车辆电池管理系统显得尤为重要。本文依托“十二五”国家科技支撑计划课题“下一代地铁车辆技术研究及示范应用”,以下一代地铁车辆车载储能系统为研究对象,结合锂电池在轨道交通领域的应用特点,分析轨道交通车辆电池管理系统的具体功能需求。选择合适的电池管理系统拓扑结构,确定轨道交通车辆电池管理系统的总体设计方案,即由主控单元和从控单元构成的主从式电池管理系统。明确主控单元和从控单元应具备的具体功能,根据下一代地铁车辆详细信息来分析系统的通讯架构,制定相关的SOC估算、均衡控制、热管理等策略。本文在设计主控单元、从控单元的的硬件电路时,针对轨道交通大功率、复杂的运行环境和多样化通信接口的特点,需要重点考虑高压隔离和电磁兼容技术。在进行系统的软件设计时,采用模块化和分层的思想,将电池管理系统各种控制策略在软件上准确的实现。本文最后搭建电池管理系统测试平台,测试电路板上的各个模块的功能,完成系统软硬件联调,并验证本文设计的轨道交通车辆电池管理系统的可靠性。