电动汽车动力电池管理系统控制方法研究

蒋超宇 杨学平 杨继玺

摘要：在当前电力汽车的日常运行中，最关键的就是要实现对动力电池系统的科学合理化管理，这样才能够促使动力电池控制在最佳的工作区间。其中，要想实现对电动汽车动力电池管理系统的控制与管理。就要对电池性能、电性能、安全性能以及使用寿命进行测试与检验，最终来实现对动力电池管理系统的控制。因此在本文中，对当前电动汽车的动力电池管理系统中电池性能、电性能、安全性能以及使用寿命进行的检测，从而来提高电池的使用寿命和安全稳定性，最终实现了对电动汽车动力电池的科学化管理。

关键词：电动汽车;动力电池;管理系统;控制方法

中图分类号：TM912                                      文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）02-0193-02

1  动力电池系统的概述

在当前电动汽车的动力电池系统中，主要包含了三部分结构，分别是电池组、电池管理系统以及电气系统。在电动汽车的运行过程中，需要保证三部分相互之间的配合，进而可以根据不同的运行情况来进行充放电，从而进一步的实现对动力电池状态的实时监控，对动力电池中能量的管理和安全管理以及健康管理。电池指的是组成动力电池中的基本单元，一般是通过电池结的组成技术来将电池单元进行串并联的连接，从而来满足汽车在运行过程中对动力电池功率和能量的各项要求。电池管理系统指的是电池管理系统的控制板，电流电压温度检测元器件以及相关的信息采集、控制和约束来组成。电池管理系统主要是对电池组中的电池进行科学合理的控制和管理。但是电气系统是由电池切断单元、高压连接、低压控制通讯线束来组合而成，用于连接电池管理系统和电池组，进而促使动力电池能够进行能量的分配和进行安全的防护，也就是保证电动汽车可以持续稳定的运行。

总而言之，在动力电池系统的三个组成部分中，动力电池占据着核心地位，电池管理系统作为控制的关键，来实现对动力电池状态的控制，同时结合热管理的相关部件来进一步的保证能够为动力电池提供舒适的工作和运行环境。

2  电池管理系统

2.1 电池管理系统中电气架构

简单来说，电池管理系统主要是采用了分布式电池管理系统，包含了一个主控制器，一个高压控制器和两个从控制器以及其他的材料控制线束来组合而成，在合成的过程中，一般可以通过CAN总线来实现各个控制器之间的信息交流和控制。（图1）

主控制器，主要是控制从控制器和高压控制器上传的信息进同时来进一步的控制Dolly电池在运行中的状态，还可以对出现的故障进行诊断和及时的处理。而高压控制器主要是通过实时的采集并上报动力电池中的总电压，各路各种数据信息，从而来可以为后期的计算和电状态、健康状态的分析来提供准确的数据信息，也可以实现预充电检测和绝缘检测功能。从控制器，一般是用于收集和上报动力电池单体电压的各项数据信息。及时的反馈每一串电池中SOC和SOH，最终来保证动力使用过程中电芯的一致性。对于采样控制线束来说，主要是促使动力电池中各种信息收集和控制器信息交换来提高硬件支持。

2.2 电池管理系统中的控制方法

要想保证电动汽车中动力电池系统能够实现正常的运行，电池寿命可以满足电动汽車的要求，并且保证动力电池系统能够安全稳定的运行等，都需要对动力电池的循环寿命进行控制，从而来进一步保证动力电池能够安全稳定的运行并且进行使用。

动力电池管理系统的控制方法中，主要包括了四个方面的控制方法。第一是对工作模式的控制，电池管理系统包括了待机、放电、充电、故障四种模式，根据不同的模式来展开对应的功能。第二是对预充电的控制，在控制的流程中，首先是通过bms即时检测vcu发来的预充使能信号，进而来闭合相关的接触器，同时及时的反馈接出去当前的状态，还需要检测动力母线的电压与动力电池电压之间的关系。如果某些中电压达到相关的条件数值时，及时的切断预充的回路，从而来完成预充电的控制过程。第三是对充放电的控制过程，主要是通过对周边环境中的温度，动力电池中SOH和SOC以及可充电的功率等不同维度来实现控制和管理，从而来及时的保证动力电池能够快速充电。最后是对热管理的控制。对热管理的控制中，主要是通过环境中的温度以及动力电池中的温度信息来进一步的对动力电池充放电力进行评估，科学合理的控制开启和关闭加热器的装置。

3  当前电动汽车中动力电池的管理与测试方法

3.1 在对动力电池进行管理和检测中的相关问题分析

准确的来说，在当前对电池企业生产出的产品进行性能测试时，一般是采取单体电池来进行。其中在检测时是在实验条件的情况下来进行对单体电池的测定。其中，对于包动力电池来说，自身的各个单体电池均存在一些差异性，从而使得电池的性能和单体电池在进行测试的过程中出现了较大的改变。因此，在当前对电池性能测试的过程中，首先是需要重视对电池中SOC的测试估计，此外还需要进一步的分析出单体电池在总电池组中起到的作用和具体的出力情况，这样才可以进一步准确的分析出具体的单体电池的具体作用。为了进一步的调查单体电池的具体作用，对现有的文献资料进行了充分的调查与分析，了解到当前对电池中的SOC的检测估算方法包括了，可以通过对电压、电流、温度等来直接的测量外特性参数，从而来可以准确的分析出电池本身具有的特性。但是在对动力电池来说，需要工作人员来准确的掌握电池所处的寿命状态，这是因为电池自身的寿命状态会存在较大的差别，因而就需要及时的了解电池的寿命状态，最终来及时的进行寿命状态的修正模型，提高动力电池的使用寿命。

3.2 当前动力电池中管理的现状

随着国家智能电网的发展，国家正在和地方政府加强对电动汽车的合作，其中是集中在对电动汽车的充电设施方面的投资与研究。简单来说，当前的电力公司会建立相关的电动汽车的充电设施的相关一系列的标准，从而来及时的实现充电站和电网之间的互动力度。准确的来说，电网公司实施的电动汽车的充电设施可以进一步的提高电动汽车在充电中的效能和所提供的服务质量水平，最终可以进一步的提供标准化的信息。也就是可以用于对动力电池中SOC估算检测的数据信息源，便于展开相对应的建设。

3.3 当前对动力电池中管理中的具体内容

以混合动力汽车锂电池为对象，通过电池的实际运行环境和电池容量衰退多种影响因素的分析，利用LabVIEW虛拟编程软件和NI硬件搭建电池的功能模型，从电池的电压、温度和电流三个参数方面进行与实际运行环境条件下的电池寿命测试。其中，首先是要完成硬件的整体结构设计，根据模型的工作要求，完成模型硬件主要芯片的选型。第二是要充分的利用LabVIEW虚拟开发平台搭建电池模型的软件功能模型：实时采集、离线回放、数据处理、故障诊断、数据保存等设计。第三是加大对模型进行集成测试，从而来通过伤真测试验证模型的功能可用性。

在对动力电池进行测试和管理的过程中，要确保完成对应的研究任务，第一是完成深合动力汽车理电池参数模型的总体设计方案。第二是完成模型硬性主控芯片的选型。第三是搭建模型虛拟开发平台。第四是完成模型功能调试，并验证模型稳定性和准确性。

3.4 采取的研究方法及可行性分析

在当前对电池中硬件设计的过程中，首先硬件在设计时首先是需要根据硬件的相关原则和规范来进行，从而可以进一步的确定出电池中具体的硬件芯片的型号，在硬件中各个模块的具体设计中的硬件户品的集成是属于在相对应的软件平台和相关仪器的基础上来进行对硬件瓷源的具体配置设计和对接口的调试。其中在软件的模型的设计和分析过程中是需要根据相关的原则来准确的对电池硬件进行测试与分析，之后再进行对动力电池硬件中部分软件功能和结构的设计，同时需要制定相关对软件功能和结构的测试程序。第三步就是对硬件中其他功能进行具体的评细设计，并且还需要进行对软件文档的设计。但是在编程调试的阶段中，是需要在具体仿真的状态下来进行调试。但是，硬件和软件模型的集成是需要一起进行调试和和联调，同时还需要在各个阶段中进行测试和实验。

简单来说，当前动力电池中的虚拟仪器技术已经融合了模块化硬件、开发技术以及PC技术，因而在对电动汽车的动力电池进行调试和測试的过程中，可以通过相对应的软件来建立相对应的收器，而软件的定义却比软件厂家生产出定义台式仪器的功能更加的全面和灵活。而且因为软件中含有了PC技术，进一步快速的提高了对运行速度的提升。近年来，随着国家经济的快速发展，使得虚报仪器技术的功能、技术、性能来有了显著的提高，从而进一步的取代了传统的仪器。准确的来说，当前的虚拟技术可以进一步的成为检测电动汽车或者动力电池的最佳测试模型，从而来减轻工作人员的工作难度，可以准确的掌握相关的数据信息。

4  结语

在混合动力汽车的运行中，最关键的就是需要保证电池管理系统的科学合理化运行，从而来延长电池的使用寿命，保证电动汽车可以安全的运行，提高整个车辆的性能。此时就需要对电池管理系统进行控制和测试。在本文中，通过利用LabVIEW虚报开发平台和硬件结构搭建混合动力汽车锂电池数据监控模型，为混合动力汽车的电池数据采集和故障诊断提高条件。而且本文专注于锂电池三参数与电池寿命的关联分析，为混合动力汽车锂电池发展提供依据，进一步的为后续电动汽车中动力电池管理系统的控制和测试奠定了坚实的基础。

参考文献：

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