纯电动汽车电池管理系统的设计及应用

史吏　赵惠文

[摘 要] 如今是新能源时代，纯电动汽车减少了传统汽车的排放、噪音等环境污染问题。纯电动汽车的运作不需要靠汽油等容易产生污染的燃料提供动力，它是靠纯动力进行运作，在运作过程中，减少能源的使用。从节能减排的角度，对纯电动汽车的电池管理系統进行了一系列探讨。

[关 键 词] 电池管理系统；设计；应用

[中图分类号] TM911 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2016）27-0047-01

纯电动汽车能产生的污染是最低的，因为纯电动汽车的动力系统主要是靠动力电池来提供的，这是我国目前唯一一个可以实现产业化生产的一个发展项目，随著环境问题日益严峻，这个项目具有广阔的发展前景，当然，动力系统作为一辆车的核心，其动力电池的成本也是比较贵的。

一、电池管理系统

纯电动车依靠电池提供动力，就必须保证电池的安全性，所以就需要有一个电池管理系统来时时监测汽车的运行参数，包括剩余电量、电池的电流电压是否在安全值内以及电池内的特征温度，这些数据都是安全正常使用的前提。当然，我们在设计的时候，还可以加入一些特征指标对电池的工作状态进行故障诊断和报警提醒，实现热管理系统的功能。管理系统的参数通过PC进行分析、比较，还可以加入CAN总线，让数据与其他系统进行共享，这也更方便管理和使用。

二、电池管理系统的设计

（一）系统结构

在纯电动汽车电池设计中，我们可以将多个电池分组并联，以此提高整车的电压，通过高压电源作为纯电动汽车的动力系统。

（二）系统功能分析

电池管理系统应具有如下功能：

1.参数检测。实时采集电池充放电状态。可以通过检测电池的总电压、电池的总电流量、每包电池的温度和单体模块电池的电压这些数据来对电池的状况做出分析。

2.剩余电量（SOC）估计。对于传统汽车而言，其可前进的行程可以通过燃料的剩余量来判断，那对于纯电动汽车，对继续前行路程则可以通过电池电量的多少来判断。电池管理系统应当有一套完善的算法对电流、电压等数据进行计算分析，让司机对能够前行多少距离有一个准确的判断。

3.充放电控制。电量不能无限充下去，也不能还没有充满，就停止充电，应该根据电池荷电状态来对电池进行充放控制，所以对于这个问题，也是首要解决的。我们可以设置某个参数，通过这个参数来控制电量。比如某个单体电池的电压过高了，这会影响整个电池组的正常使用和性能发挥，这时候系统就应该将继电器切断，停止充电。

4.热管理。这个系统主要是用来检测温度，时时监控每个电池的温度，当温度过高的时候，通过风扇或其他散热装置使温度降低，以保证电池正常运行。

5.均衡控制。每个电池都会存在个体差异，这些差异使电池在使用过程中会朝着越来越严重的方向发展，不一致性会越来越严重。这时就需要电池管理系统对此做出判断，并能够自动地对这个问题进行均衡处理。

（三）系统硬件设计

当设计电池管理系统中央控制器和电池测控模块的时候，应当参照动力电池管理系统的功能以及实际参与控制的对象。如果参考模块化和功能划分的设计理念，那么系统将可区分出各异的功能模块。因为电动汽车的用电环境非常复杂，一些设备会产生比较强的电磁干扰，比如驱动电机、DC/DC和充电机都等，它们会进一步阻碍信号在线检测与控制系统的稳定运行。应当采取如下措施去降低电磁干扰的程度：

1.在PCB制作的过程中，要使导向垂直去减小磁场耦合，降低电源线走线有效面积，就应当尽可能加大线间距去降低导向间的分布电容。

2.CAN总线选用屏蔽双绞线，RS485总线也选用双绞线。

3.数字温度传感器使用屏蔽电缆封装，屏蔽地搭铁。

4.在微控制器和CAN收发器之间加入除地线窜扰的可能。

三、电池管理系统的应用

根据电动汽车的运行环境的复杂程度，选择抗干扰措施作为系统硬件的基础，软件设计也同样采用了抗干扰的设计方式。为了防止程序失效，确保系统的稳定工作，在软件设计的过程中选用了滤波、冗余、软件陷阱等技术。系统软件都选择模块化程序设计，中央控制器程序选择C语言编写，按照系统拥有的功能，将其分为若干子程序，其中包括：SOC估计子程序、标定子程序、信号监控与报警子程序、故障分析子程序等；序采用汇编语言编写电池测控程序。对于系统标定程序，则选择VB6.0进行研发，选用模块化程序进行设计，软件的主要功能有：数据实时采集与保存、继电器输出、系统参数标定、数据和曲线显示（包括实时动态曲线、历史曲线）等。

纯电动汽车电池管理系统在满足电池使用需求的同时，不但能够保证系统的精确度、稳定性，还能实时检测各种运行参数、故障诊断报警和热管理功能，从而提升纯电动汽车的发展速度。

参考文献：

[1]南金瑞，孙逢春，王建群.纯电动汽车电池管理系统的设计及应用[J].清华大学学报（自然科学版），2007（S2）.

[2]冯勇，王辉，梁骁.纯电动汽车电池管理系统研究与设计[J].测控技术，2010（9）.