双支路冗余电池管理系统研究

杨杰君，刘 媛，文健峰，黄 浩

（长沙中车智驭新能源科技有限公司，湖南 长沙 410036）

0 引言

随着全球气候变暖和能源危机的不断加剧，节能、减排、环保已经成为时代主题[1]。混合动力机车是一种油电混合车型，使用传统的柴油内燃机和锂离子动力电池作为动力源。其作为新型环保节能机车，在实际使用中，相比传统内燃机车节油率高达41%、排放量降低40%、噪声时间降低75%，具有良好的经济性和环保性[2]，是全球公认的绿色环保机车研发方向[3]。电池管理系统（battery management system, BMS）作为动力电池系统的关键部分之一[4]，对保证机车安全可靠运行具有重要意义。

目前，我国对混合动力机车的研究和运用还处于起步阶段。混合动力机车一般用于调车或牵引作业：调车多用于铁路站场以及工矿企业内部，承担铁路运输任务[5]；牵引作业多用于工作环境恶劣且电力无法覆盖的偏远区域[6]。考虑到混合动力机车应用场景的特殊性，动力电池或柴油机若发生严重故障，将会严重影响铁路路段的正常通行及人员安全。为保障动力电池系统安全可靠地运行，本文在双支路动力电池组基础上，设计了一种双支路冗余BMS方案，其2套BMS相互独立且互为冗余，一旦一支路BMS或动力电池组出现故障，另一支路系统亦可正常使用，为整车提供能量来源，提高了整车的安全性及可靠性。

1 双支路冗余BMS拓扑结构及工作原理

1.1 双支路冗余BMS网络拓扑结构

BMS是用于实时监控电池单体电压、电池温度及电池系统总电压/电流等工作参数，估算电池系统状态参数（如剩余电量、电池系统当前最大允许充放电功率等），控制电池系统高压上下电，上报电池系统故障的系统。……