针对工作状态下的电动汽车电池管理的研究

高智

摘要：近年来，全球环境的恶化问题越来越严重，所以要使用新型能源来替代传统的汽油，减少对环境的污染。当今，新能源汽车在不断发展，同时国家也在不断加大对新能源汽车和动力电池的开发力度。电动汽车中重要的电池组会受到多种因素的影响使其效能会大大降低，所以，研究开发电动汽车的电池管理系统十分重要，进一步提高动力电池的安全性，延长使用寿命，减少使用和维护成本，增加经济效益。

关键词：工作状态；电动汽车；电池管理

1电动汽车的动力电池发展现状

动力电池是电动汽车的动力之源，因此动力电池的发展将严重制约和影响着电动汽车产业的发展。虽然近些年来电池技术取得了长足的进步和发展，但如今电动汽车的电池仍然存在如下问题：（1）电池密度低。近些年来在其他电池种类（如空气电池、燃料电池等）的发展上取得了不小的成就，但是就其性能表现而言仍然存在成本高、性能差、技术和其他方面不成熟的缺点。（2）电池质量过重。尽管电动汽车的车身设计越来越向轻量化、集成化发展，但是电池的质量往往会造成整车质量超过传统汽车的质量，将严重影响到电动汽车的续航里程。（3）电池寿命过短。通过计算现有电池的循环寿命发现，电动汽车每行驶40000km，将更换一次电池，这将大大增加电动汽车的成本，严重制约电动汽车的市场化进程。

2针对工作状态下的电动汽车电池管理的研究

2.1电动汽车电池管理模块基本构成

根据车辆运行要求，电池管理系统（电池管理系统（BMS））的功能主要包括实现单体电压电流测量、电池温度测量、电量均衡、总电流和总电压检测、配电控制、故障检测及管理、车内通讯、SOC（荷电状态）估算等。

电动汽车电池组一般由多节电池串并联而成。讨论某一典型结构，电池组由多个小电池组（电池包）并联而成，每个电池包由多节电池串联而成。该电池管理系统（电池管理系统（BMS））可分为主控制单元（用以控制完整电池组的状态）及子控制单元（用以对单个电池包进行控制）。图1展示了电池管理系统（电池管理系统（BMS））的简单分布式结构，子控单元的数量依电池组的数量而定。

主控制单元和子控制单元通过CAN总线进行实时通讯，子控制单元执行单个电池组的数据采集和故障诊断的算法，并将结果传送给主控制单元。主控制单元将收到的信息统一处理后，对系统的整体状况进行评估并处理，将必要的信息通过外部CAN节点发送出去。因此电池管理系统有两套通讯网络，子通讯网络用于控制系统内部的数据通讯，主通讯网络用于控制单元与整车控制器以及驾驶员显示节点的通讯。

图2及图3分别描述了主控制单元及各个子控制单元的一些基本模块信息。

纵然电池管理系统（BMS）拥有许多功能，其最为核心的功能有热管理、SOC估计和均衡控制等，一直以来也是世界各地研究者的研究热点。

2.2电池组电气性能要求

动力电池组是由多个单节的电池串联组成的，在充电和放电过程中，会由于各单体电池的特性不完全相同出现某个电池过充电或欠充电的状况，更严重的，整个电池组不能正常工作。电池管理系统可以测量电池实时电压、充电和放电电流、温度等参数，根据以上参可以数判断电池的工作状态，进而保护电池，防止电池早期损坏，保证电动汽车顺畅运行。动力电池组管理系统主要包括：1）根据采集数据，进而判断和执行充电，选择充电方式；2）利用多种警告功能对电池进行保护，防止其损坏，保证使用安全；3）通过均衡模块实现单体电池间的均衡，提高电池效率和试用寿命。单体电池间的均衡即为单体电池均衡充电，就是在充电过程中，通过调节单体电池充电电流方式，保证系统内所有电池的电压在每一个时刻都有良好的一致性，使电池组中各单体电池达到均衡一直的状态；4）电池管理系统中，电池组SOC的估测。在充放电过程中实时监测电池容量，随时评估动力电池组的核电状态，即电池剩余电量，确保其在合理的范围内，防止过充电或过放电对电池造成的损伤。

2.3电动汽车成组电池中的单体电池检测的特性

构成电池的最小单元是单体电池，一般组成为正极、负极及电解质等。单体电池用在电动汽车上是成组电池，单体电池的性能指标决定着动力电池的各项指标。对单体电池的特征和特性检测是保障电池使用安全、提高电池使用寿命以及降低电池成本的关键。电动汽车中对于成组电池中的单体电池进行检测，主要特性表现在如下方面：1）防止单体电池发生过充电或过放电现象。2）防止单体电池温度过高现象。3）及时给出单体电池的电压使用情况，挑选出问题的电池，保持整组电池可靠性和高效性。4）及时给出单体电池的温度情况，挑选出存在问题的电池，保持整组电池的可靠性和高效性。5）通过对成组电池中的单体电池进行检测，建立使用记录档案，为进一步优化和开发以及改进技术提供技术资料；为离线分析系统故障提供依据。

結语

近年来，我国一直致力于发展电动汽车产业，政府和企业对电动汽车产业的支持和投入也在不断增长。随着电动汽车技术愈发成熟，其技术瓶颈也开始显现，其中动力电池的安全性和续航性制约着电动汽车产业的发展。动力电池的安全性和续航性主要取决于两大因素：一方面由其电池自身的品质决定，另一方面，电池管理系统（BMS）也起到了至关重要的作用。因此，在今后的发展过程中，重视电池管理，促进电动汽车产业的快速发展。

参考文献：

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[2]郭伟伟.基于BMS电动汽车电池管理系统控制的研究[J].内燃机与配件，2017（17）：112-113.

[3]朱进玉.电动汽车电池管理系统研究[D].长安大学，2017.