基于歐美市場(chǎng)的RV房車電池組設(shè)計(jì)研究

李雨芬

摘 要：汽車是工業(yè)化發(fā)展的寶貴成果，房車則是根據(jù)市場(chǎng)需求情況誕生的全新汽車類型。在市場(chǎng)上關(guān)于RV房車的市場(chǎng)陣容有目共睹，我國(guó)近年來(lái)房車銷售情況非常喜人。其中，關(guān)于房車的發(fā)展，歐美市場(chǎng)上的RV房車依舊還有非常大的影響力。在這種影響力的發(fā)展當(dāng)中，主要是先入為主的品牌影響力。同時(shí)，在歐美市場(chǎng)上的RV房車當(dāng)中，電池組的設(shè)計(jì)也有著一定的特色。對(duì)于房車而言，電池組的設(shè)計(jì)應(yīng)用有著重要意義和價(jià)值，電池組的應(yīng)用是保證車輛照明、取暖、車輛運(yùn)轉(zhuǎn)等多方面綜合運(yùn)用的基礎(chǔ)。在房車的電池組設(shè)計(jì)當(dāng)中，針對(duì)歐美市場(chǎng)RV房車進(jìn)行深入研究，需要保證整個(gè)電池組的設(shè)計(jì)更加合理。

關(guān)鍵詞：RV房車;電池組;設(shè)計(jì)策略

中圖分類號(hào)：U463.63;TM912 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1064（2021）03-073-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.03.033

目前，針對(duì)RV房車的綜合設(shè)計(jì)當(dāng)中，電池組的設(shè)計(jì)情況需要符合房車的日常應(yīng)用需求。針對(duì)電池中的電池組設(shè)計(jì)，在供電和整體運(yùn)用中，需要提升房車的綜合用電效率和用電安全等。用電情況的綜合拓展。針對(duì)電池組的綜合設(shè)計(jì)問(wèn)題，需要采用科學(xué)合理的設(shè)計(jì)策略，既保證電池組在供電方面滿足房車的基本需求，也需要讓房車在用電上足夠安全。房車電池管理系統(tǒng)和電池組的設(shè)計(jì)結(jié)合，可以充分提升整體管理的效率和質(zhì)量。針對(duì)歐美市場(chǎng)RV房車電池組的綜合設(shè)計(jì)情況，需要保證整體的建設(shè)發(fā)展。其中，包括主控模塊設(shè)計(jì)、鉛酸蓄電池選擇、電流情況控制、電壓情況控制等。這些都是房車電池組設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)內(nèi)容，可以保證RVA房車電池組的綜合設(shè)計(jì)水平[1]。

1 電池主控模塊單元綜合設(shè)計(jì)

在電池主控模塊綜合設(shè)計(jì)當(dāng)中，需要滿足RV房車的綜合設(shè)計(jì)需求。其中，需要為用戶做好基本的交互，需要設(shè)計(jì)GUI界面，這個(gè)設(shè)計(jì)需要能夠滿足操作系統(tǒng)當(dāng)中的靈活切換要求。只有保證靈活切換之后，才能夠保證電池的用電安全。同時(shí)，在整體主控模板設(shè)計(jì)當(dāng)中，需要有足夠的內(nèi)存。這種內(nèi)存不但包含了電池的各類信息，而且還包括房車當(dāng)中各類電器使用的信息。儲(chǔ)存這種類型的信息，不但是為了保證日后檢修的方便，這種信息對(duì)于房車的維修和檢查，也有著重要的作用和意義，能夠讓整個(gè)檢查更加精確。同時(shí)，在房車整體設(shè)計(jì)當(dāng)中，電池組的功率還需要滿足SOC的計(jì)算要求。電池芯片的計(jì)算，對(duì)于電池系統(tǒng)管理有著重要意義，對(duì)于電池的綜合管理有著推動(dòng)作用。

在房車主板控制單元的綜合設(shè)計(jì)當(dāng)中，采用英國(guó)的Raspberry Pi 3B+型開(kāi)發(fā)板。這主要是因?yàn)镽aspberry Pi 3B+型開(kāi)發(fā)板，屬于可開(kāi)發(fā)性較強(qiáng)的主控模塊。因?yàn)镽aspberry Pi 3B+型開(kāi)發(fā)板屬于高集成度的系統(tǒng)芯片，這種高集成度的系統(tǒng)芯片可以更好地提升整體運(yùn)算效率。而且其中還包含了中央處理器和數(shù)字信號(hào)處理器，在整個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程當(dāng)中，遠(yuǎn)遠(yuǎn)比其他單機(jī)片的運(yùn)轉(zhuǎn)效率更高。其中，最高運(yùn)轉(zhuǎn)頻率可以達(dá)到700MHz，這個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)頻率可以充分使用各類熟悉的系統(tǒng)語(yǔ)言做開(kāi)發(fā)，其中的系統(tǒng)庫(kù)也可以得到充分的運(yùn)轉(zhuǎn)。在整體運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程當(dāng)中，多個(gè)進(jìn)程都可以進(jìn)行后臺(tái)運(yùn)行。在電池主控模塊綜合設(shè)計(jì)中，這些都可以滿足房車控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的需求。其中，電池管理系統(tǒng)（BMS）也可以得到充分的開(kāi)發(fā)保證，確保整體主控模塊單元的設(shè)計(jì)需求。目前，歐洲市場(chǎng)上，這種主控模塊單元的設(shè)計(jì)當(dāng)中，采用Raspberry Pi 3B+型開(kāi)發(fā)板的應(yīng)用還有著很高的市場(chǎng)應(yīng)用空間。所以，在目前的歐洲房車電池設(shè)計(jì)當(dāng)中，也可以將這種開(kāi)發(fā)板作為選擇。

2 歐美RV房車電池組監(jiān)控模塊設(shè)計(jì)

房車電池組設(shè)計(jì)當(dāng)中，監(jiān)控系統(tǒng)是為了針對(duì)電池內(nèi)的溫度、電壓和電流等情況進(jìn)行綜合監(jiān)測(cè)。房車的電池組和電動(dòng)汽車相比，電池單體數(shù)少。針對(duì)電池的監(jiān)測(cè)，需要有專用的檢測(cè)芯片。目前，比較有名的歐洲專用檢測(cè)芯片品牌是達(dá)拉斯半導(dǎo)體公司推出的產(chǎn)品：DS2438，這種半導(dǎo)體專用監(jiān)測(cè)芯片可以讓整個(gè)電池的情況數(shù)據(jù)更加清楚。這款產(chǎn)品屬于單總線器件，整個(gè)芯片是內(nèi)部集成了電流、電壓、溫度等各方面檢測(cè)功能的品牌，而且轉(zhuǎn)換器可以在-40℃到85℃的環(huán)境下正常工作。因此，選擇這種芯片之后，可以滿足RV房車大多數(shù)環(huán)境下的工作檢測(cè)問(wèn)題。在這個(gè)過(guò)程中，針對(duì)電池芯片檢測(cè)情況進(jìn)行綜合把握，就可以提高房車電池系統(tǒng)管理的整體效率[2]。

在電池監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)當(dāng)中，針對(duì)電池的電壓和電流，以及電池充放電當(dāng)中的溫度等參數(shù)，都可以通過(guò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行有效收集。通過(guò)整個(gè)房車電池監(jiān)控模塊設(shè)計(jì)框架可以看出，在電池主控模板對(duì)電池檢測(cè)系統(tǒng)發(fā)出指令后，DS2438會(huì)根據(jù)指令的具體情況進(jìn)行函數(shù)采集，以及針對(duì)測(cè)量溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行收集。收集這些數(shù)據(jù)后進(jìn)行儲(chǔ)存映射，可以讓整個(gè)電池檢測(cè)系統(tǒng)充分發(fā)揮作用，讓整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)更好地發(fā)揮作用。針對(duì)儲(chǔ)能電池組的綜合訊息收集設(shè)計(jì)，可以保證房車的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。在正常運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程當(dāng)中，檢測(cè)不同數(shù)據(jù)對(duì)于最終應(yīng)用有著不同的應(yīng)用價(jià)值。溫度值、電壓值、電流值，這些都是電池控制檢測(cè)系統(tǒng)中的重要基礎(chǔ)，能促進(jìn)電池檢測(cè)的整體發(fā)展。在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中，針對(duì)電池參數(shù)的具體情況，都關(guān)系到房車的整體操作。其中，電流值的具體情況，通過(guò)房車電池芯片自動(dòng)采集，同時(shí)會(huì)用電流累加器讀取。這個(gè)過(guò)程當(dāng)中，電池檢測(cè)系統(tǒng)的有效應(yīng)用，可以讓房車的電池管理系統(tǒng)得到保證。

3 歐美RV房車電池電壓采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在房車電池組的電壓采集當(dāng)中，針對(duì)房車電壓的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可以更完善地提高整體運(yùn)作效率。電壓穩(wěn)定是保證房車電池安全的根本，這種電池安全的綜合處理，需要主控系統(tǒng)對(duì)電池電壓有精確的把握。其中，電壓當(dāng)中的具體情況需要充分利用電阻進(jìn)行分壓，這樣才能夠讓電壓采樣更加精確，進(jìn)而通過(guò)電壓采樣進(jìn)行更深入的電池控制。

房車電池組設(shè)計(jì)當(dāng)中，等值電阻為1M，在單體電池電壓分壓過(guò)濾后會(huì)進(jìn)行精確的采樣。這時(shí)，采樣數(shù)據(jù)進(jìn)入DS2438當(dāng)中，從而將參數(shù)轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，然后才能夠被系統(tǒng)精確讀取。在這個(gè)電池電壓采集設(shè)計(jì)當(dāng)中，針對(duì)具體情況做數(shù)據(jù)采集，才能保證電池電壓反饋數(shù)據(jù)的精確性，最終讓電池電壓采集系統(tǒng)作更優(yōu)化的反饋，提升綜合設(shè)計(jì)質(zhì)量。

4 歐美RV房車電池電流采集設(shè)計(jì)

房車電池采集設(shè)計(jì)當(dāng)中，針對(duì)電壓的數(shù)據(jù)采集，同樣需要通過(guò)DS2438對(duì)雙向電流的電量進(jìn)行綜合采集。DS2438檢測(cè)當(dāng)中，當(dāng)電池充電時(shí)電流情況顯示為負(fù)，當(dāng)電流充電時(shí)顯示為正。這個(gè)電流情況，可以作為房車電池充放電情況的判斷依據(jù)。本系統(tǒng)中采用霍爾電流傳感器，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)當(dāng)中輸入為電流信號(hào)，輸出部分則是電壓信號(hào)。整體設(shè)計(jì)框架當(dāng)中，針對(duì)電池系統(tǒng)中的綜合測(cè)量，可以保證電池在大電流放電當(dāng)中更好地保證電池的基本安全。這種構(gòu)架的好處是整體測(cè)量精度比較高，對(duì)系統(tǒng)的要求也相對(duì)較高[3]。

在房車電池電流采集設(shè)計(jì)當(dāng)中，DS2438集成了10位電流轉(zhuǎn)換器。其中，Vsen+和Vsen-是電池電流采樣的輸入和輸出口。采樣電阻的設(shè)計(jì)主要是為了電池在充電過(guò)程當(dāng)中，會(huì)將電流轉(zhuǎn)化為電壓進(jìn)行采集?；魻杺鞲衅鞯膽?yīng)用對(duì)電流進(jìn)行檢測(cè)，這個(gè)過(guò)程當(dāng)中采樣的比例是2 000：1，這個(gè)采樣比例才能夠更好地應(yīng)用到整個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中。其中，計(jì)算電流值的公式是：Current/（4096*Rsens），通過(guò)對(duì)電壓值的公式應(yīng)用，可以統(tǒng)計(jì)房車的電池電流情況，以更好地完成整個(gè)房車電流采樣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

5 歐美RV房車電池的溫度檢測(cè)設(shè)計(jì)

電池溫度跟電池安全息息相關(guān)，因?yàn)殡姵販囟缺仨氁冀K在一定閥值范圍內(nèi)。這種電池溫度檢測(cè)，只有及時(shí)反饋給主板控制模塊，才能夠保證對(duì)電池管理系統(tǒng)的綜合把握。而且電池必須要在一定溫度范圍內(nèi)，才能夠保持電池正常的充放電，才能夠保證電池的穩(wěn)定工作。在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中，如果電池的溫度過(guò)高或者過(guò)低，都有可能對(duì)電池造成不可逆的損傷。為了延長(zhǎng)電池使用壽命，目前市場(chǎng)上對(duì)電池溫度的檢測(cè)設(shè)計(jì)，整體要求已經(jīng)越來(lái)越高。DS2438當(dāng)中集成了溫度傳感器，整體的測(cè)量范圍在-55℃～125℃。這個(gè)閥值滿足電池正常運(yùn)轉(zhuǎn)的基本要求。

在這個(gè)系統(tǒng)中，將DS2438設(shè)置在電池附近。這樣，可以保證電池運(yùn)作中的基本安全，防止外界對(duì)電池溫度的干擾。同時(shí)，在電池主板控制模塊中針對(duì)電池的具體情況，需要根據(jù)具體情況做有效設(shè)計(jì)。同時(shí)，在Raspberry Pi通過(guò)單總線進(jìn)行采集，用采集指令完成對(duì)電池內(nèi)部整體數(shù)據(jù)的把握。然后將檢測(cè)到的結(jié)果寄發(fā)送到寄存器當(dāng)中。這個(gè)過(guò)程中，在電池溫度檢測(cè)設(shè)計(jì)中，整個(gè)電池檢測(cè)系統(tǒng)可以更好地反饋給電池管理系統(tǒng)。這個(gè)過(guò)程當(dāng)中，電池溫度的綜合控制，最終都會(huì)給電池帶來(lái)一定的結(jié)果。針對(duì)溫度檢測(cè)設(shè)計(jì)，可以更好地完成整體目標(biāo)[4]。

6 結(jié)語(yǔ)

房車電池組的設(shè)計(jì)，關(guān)系到房車各項(xiàng)功能的開(kāi)發(fā)。隨著房車技術(shù)要求越來(lái)越高，對(duì)電池供電系統(tǒng)的要求也越來(lái)越嚴(yán)格。針對(duì)房車電池組的設(shè)計(jì)，需要滿足房車各項(xiàng)設(shè)計(jì)的基本要求。其中，在電池組的綜合設(shè)計(jì)中，針對(duì)房車電池組的綜合設(shè)計(jì)，在滿足整體設(shè)計(jì)要求的同時(shí)，需要充分考慮房車設(shè)計(jì)中的各項(xiàng)指標(biāo)。其中，電壓、電流和溫度等方面的檢測(cè)，可以更好地完善房車電池。最終，讓房車電池設(shè)計(jì)符合未來(lái)要求，這種形式的設(shè)計(jì)對(duì)房車發(fā)展有著重要意義，對(duì)房車發(fā)展有著積極作用。

參考文獻(xiàn)

[1] 工控網(wǎng).業(yè)界首次混合動(dòng)力房車錦標(biāo)賽使用全新Delta Motorsport智能功率密集型電池組[J].世界電子元器件，2020（11）：3-4.

[2] 岳賢杰，李成偉，沈倩，等.基于樹(shù)莓派的房車電池管理系統(tǒng)研制[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)（信息科學(xué)版），2020，38（6）：680-686.

[3] 白超杰.基于光伏發(fā)電的房車電源管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].鄭州：河南工業(yè)大學(xué)，2020.

[4] 沈倩.基于Raspberry Pi的房車電池管理系統(tǒng)研制[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2019.