中国动力电池技术路线图

新能源汽车动力电池应用现状及发展趋势

新能源汽车动力电池应用现状及发展趋势发表时间：2019-03-12T16:17:31.607Z 来源：《电力设备》2018年第27期作者：张玉良 [导读] 摘要：新能源汽车的三大核心技术包括电池、电控、电机,其中电池相关技术是人们最为关注、研究投入最大的问题.从上世纪研发出铅酸电池开始,到如今锂离子电池广泛应用于各方各面,在超过一个多世纪的时间里,科研工作者一直在不断地探索试图改进电池的性能.在对传统电池进行改良的同时,科研人员不断尝试新的技术和材料,创造出新型的电池.种种迹象表明,电池技术大改革的时代即将到来,各种新型的、性能优良的电池会渐渐出现在（北京昌平 102206）摘要：新能源汽车的三大核心技术包括电池、电控、电机,其中电池相关技术是人们最为关注、研究投入最大的问题.从上世纪研发出铅酸电池开始,到如今锂离子电池广泛应用于各方各面,在超过一个多世纪的时间里,科研工作者一直在不断地探索试图改进电池的性能.在对传统电池进行改良的同时,科研人员不断尝试新的技术和材料,创造出新型的电池.种种迹象表明,电池技术大改革的时代即将到来,各种新型的、性能优良的电池会渐渐出现在人们的生产生活之中。关键词：新能源汽车；电池应用；发展趋势一、国内动力电池产业发展现状我国的锂离子电池研究项目一直是“863”的重点项目，经过二十多年的持续支持，大部分材料实现了国产化，由追赶期开始向同步发展期过渡，本土总产能居世界第一，支撑了我国新能源汽车的示范推广。 1、正极采用磷酸铁锂材料，负极采用石墨材料，研发的50Ah能量型电池，能量密度达到136.6Wh/kg，功率密度达到1101W/kg；研发的20Ah能量功率兼顾型电池，能量密度达到106.5h/kg，功率密度达到1119W/kg。 2、正极采用尖晶石锰酸锂、镍钴锰三元混合材料，负极采用人造石墨材料，研发的25Ah软包装能量型电池，能量密度达到 162Wh/kg；研发的35Ah能量功率兼顾型电池，能量密度达到135Wh/kg。 3、正极采用镍钴锰三元材料，负极采用天然石墨/人造石墨/中间相碳微球等材料，开发的10、15、20、28、30、45Ah的动力电池，能量密度达到180Wh/kg；开发的2.6Ah18650圆柱形电池，能量密度达到200Wh/kg。在系统集成技术及能力方面取得较大进展和突破。采用磷酸铁锂材料的动力电池系统的能量密度达到90Wh/kg，采用三元材料（18650圆柱形动力电池）的动力电池系统的能量密度达到110Wh/kg。在前瞻性技术研究方面，中科院先导计划支持相关研究所研制出能量密度超过300Wh/kg的锂离子电池样品和能量密度超过500Wh/kg的锂硫电池样品，但循环寿命及安全性等性能指标还需进一步提升。目前，我国已形成了包括关键原材料（正极、负极、隔膜、电解液等）、动力电池、系统集成、示范应用、回收利用、生产装备、基础研发等在内的完善的锂离子动力电池产业链体系，掌握了动力电池的配方设计、结构设计和制造工艺技术，生产线逐步从半自动中试向全自动大规模制造技术过渡。在产业布局方面，中国形成了珠江三角洲、长江三角洲、中原地区和京津冀区域为主的四大动力电池产业化聚集区域。据统计，目前有近100家动力电池企业开展动力电池的研发及产业化工作，有近1000亿元产业资金投入，形成近40GWh年产能，技术研发、产业化进展显著，有力地支撑了新能源汽车产业的快速发展。二、发展新能源汽车的意义 1、新能源汽车可使中国实现从汽车大国到汽车强国的转变。虽然当前世界各主要发达国家和有关汽车公司均在加紧研发此种新型汽车技术并取得长足进展，但总体而言，中国仍基本上与之处在同一个起跑线上，差距不过只有3—5 年，并不像传统内燃机技术一样存在20年的巨大差距。在商用化和产业化方面更是如此，某些方面我们还有一定优势。 2、新能源汽车可继续开辟中国的汽车市场。中国的汽车产业刚刚发展起来，汽车普及率低，因而在汽车动力系统发展战略选择上有更大的自由度，在新能源汽车研发和产业化方面具有比较优势，推广应用新能源汽车的阻力也会小得多。三、动力电池的应用现状 1、铅酸电池铅酸电池是一个多世纪前诞生的电池技术，人们普遍认为其技术落后、性能低下，污染环境，在电池技术快速发展的当下，是应当全面淘汰的电池技术。而实际情况却是，在电动车及小型电动汽车领域，铅酸电池的市场占有率达到了惊人的90%，虽然不被看好却被普遍使用。其实，近年来铅酸电池的性能已经得到了提升，能量由20Wh/kg以下提升到了目前的40Wh/kg左右，循环次数由原来的350次左右，提高到了最高4000多次。另外，铅酸电池还有一大优势，就是可以回收循环利用，在美国，目前的铅酸电池回收率高达98.5%，我国的铅酸电池回收率也达到了90%。总的来说，铅酸电池虽然是上个世纪产生的技术，但随着科技的发展，铅酸电池不断得到改良，所以才能够在市场上如此活跃。 2、镍氢、镍镉电池镍镉电池作为动力电池的一种，具有良好的大功率放电性能，大多应用于电动工具领域。镍氢电池与镍镉电池相比较，体积比、能量比更高，记忆效应较小。在新能源汽车的研发应用中，锂离子电池的性能明显优于镍镉电池，发展前景也更为广阔，所以大部分厂家都不再使用镍氢、镍镉电池作为汽车能源。就目前的发展趋势来看，镍氢、镍镉电池在新能源汽车领域已经失去了市场。 3、锂离子电池目前市面上使用最多的新能源汽车电池就是锂离子电池。现在，其比能量达到了150Wh/kg，比功率达到了1 600W/kg，并且，随着科研的进行，其各项性能指标参数还会不断地提高。锂离子电池的电解液可以分为两种，聚合物电解质及液体电解质。目前，聚合物电解质的锂离子电池是研发和市场应用的主流。聚合物成分可以是三元锂、锰酸锂、磷酸铁锂、钴酸锂等，不同聚合物成分的各类电池在性能、安全性、寿命、生产成本方面各有优势，总体性能不相上下。市面上的电动汽车，厂家根据需求不同选择不同的聚合物电池，例如，比亚迪E6主打安全稳定、寿命长，所以选用了磷酸铁锂电池；日产聆风为了在各项性能均衡的前提下降低生产成本，所以选用了锰酸锂电池。

动力电池管理系统硬件设计电路图

动力电池管理系统硬件设计电路图电动汽车是指全部或部分由电机驱动的汽车。目前主要有纯电动汽车、混合电动车和燃料电池汽车3种类型。电动汽车目前常用的动力来自于铅酸电池、锂电池、镍氢电池等。锂电池具有高电池单体电压、高比能量和高能量密度，是当前比能量最高的电池。但正是因为锂电池的能量密度比较高，当发生误用或滥用时，将会引起安全事故。而电池管理系统能够解决这一问题。当电池处在充电过压或者是放电欠压的情况下，管理系统能够自动切断充放电回路，其电量均衡的功能能够保证单节电池的压差维持在一个很小的范围内。此外，还具有过温、过流、剩余电量估测等功能。本文所设计的就是一种基于单片机的电池管理系统。 1电池管理系统硬件构成针对系统的硬件电路，可分为MCU模块、检测模块、均衡模块。 1.1MCU模块 MCU是系统控制的核心。本文采用的MCU是M68HC08系列的GZ16型号的单片机。该系列所有的MCU均采用增强型M68HC08中央处理器(CP08)。该单片机具有以下特性： (1)8MHz内部总线频率；(2)16KB的内置FLASH存储器；(3)2个16位定时器接口模块；(4)支持1MHz～8MHz晶振的时钟发生器；(5)增强型串行通信接口(ESCI)模块。 1.2检测模块检测模块中将对电压检测、电流检测和温度检测模块分别进行介绍。 1.2.1电压检测模块本系统中，单片机将对电池组的整体电压和单节电压进行检测。对于电池组整体电压的检测有2种方法：(1)采用专用的电压检测模块，如霍尔电压传感器；(2)采用精密电阻构建电阻分压电路。采用专用的电压检测模块成本较高，而且还需要特定的电源，过程比较复杂。所以采用分压的电路进行检测。10串锰酸锂电池组电压变化的范围是28V～42V。采用3.9M?赘和300k?赘的电阻进行分压，采集出来的电压信号的变化范围是2V～3V，所对应的AD 转换结果为409和*。对于单体电池的检测，主要采用飞电容技术。飞电容技术的原理图如图1所示[2]，为电池组后4节的保护电路图，通过四通道的开关阵列可以将后4节电池的任意1节电池的电压采集到单片机中，单片机输出驱动信号，控制MOS管的导通和关断，从而对电池组的充电放电起到保护作用。

特斯拉电动汽车动力电池管理系统解析(苍松书屋)

特斯拉电动汽车动力电池管理系统解析 1. Tesla目前推出了两款电动汽车，Roadster和Model S，目前我收集到的Roadster 的资料较多，因此本回答重点分析的是Roadster的电池管理系统。 2. 电池管理系统（Battery Management System, BMS）的主要任务是保证电池组工作在安全区间内，提供车辆控制所需的必需信息，在出现异常时及时响应处理，并根据环境温度、电池状态及车辆需求等决定电池的充放电功率等。BMS的主要功能有电池参数监测、电池状态估计、在线故障诊断、充电控制、自动均衡、热管理等。我的主要研究方向是电池的热管理系统，因此本回答分析的是电池热管理系统 (Battery Thermal Management System, BTMS). 1. 热管理系统的重要性电池的热相关问题是决定其使用性能、安全性、寿命及使用成本的关键因素。首先，锂离子电池的温度水平直接影响其使用中的能量与功率性能。温度较低时，电池的可用容量将迅速发生衰减，在过低温度下（如低于0°C）对电池进行充电，则可能引发瞬间的电压过充现象，造成内部析锂并进而引发短路。其次，锂离子电池的热相关问题直接影响电池的安全性。生产制造环节的缺陷或使用过程中的不当操作等可能造成电池局部过热，并进而引起连锁放热反应，最终造成冒烟、起火甚至爆炸等严重的热失控事件，威胁到车辆驾乘人员的生命安全。另外，锂离子电池的工作或存放温度影响其使用寿命。电池的适宜温度约在10~30°C之间，过高或过低的温度都将引起电池寿命的较快衰减。动力电池的大型化使得其表面积与体积之比相对减小，电池内部热量不易散出，更可能出现内部温度不均、局部温升过高等问题，从而进一步加速电池衰减，缩短电池寿命，增加用户的总拥有成本。电池热管理系统是应对电池的热相关问题，保证动力电池使用性能、安全性和寿命的关键技术之一。热管理系统的主要功能包括：1）在电池温度较高时进行有效散热，防止产生热失控事故；2）在电池温度较低时进行预热，提升电池温度，确保低温下的充电、放电性能和安全性；3）减小电池组内的温度差异，抑制局部热区的形成，防止高温位置处电池过快衰减，降低电池组整体寿命。 2. Tesla Roadster的电池热管理系统 Tesla Motors公司的Roadster纯电动汽车采用了液冷式电池热管理系统。车载电池组由6831节18650型锂离子电池组成，其中每69节并联为一组（brick），再将9组串联为一层（sheet），最后串联堆叠11层构成。电池热管理系统的冷却液为50%水与50%乙二醇混合物。

国内外汽车动力电池管理系统(BMS)发展概况

引言电池的性能和使用寿命直接决定了电动汽车的性能和成本，因此，如何提高电池的性能和寿命得到了各方面的重视。电动汽车上使用的动力电池是由多个电池单体通过串并联方式组成电池组，电池单体都紧密地布置在一起，在进行充放电时，各个电池单体所产生的热量互相影响，如果散热不均匀，将造成电池组局部温度快速上升，使电池的一致性恶化，使用寿命大大缩短，严重时会造成某些电池单体热失控，产生比较严重的事故。当动力电池处于低温环境中，电池的充放电性能会大大降低，导致电池无常工作。为了使动力电池组保持在合理的温度围工作，电池组必须拥有科学和高效的热管理系统。目前，国外的许多研究人员对电池组的热管理系统做了大量的研究，进行了一些新的探索，以期提高热管理系统的控制效果，从而提高电动汽车电池组的性能和使用寿命。国外汽车动力电池管理系统（BMS）发展概况目前，影响电动汽车推广应用的主要因素包括动力电池的安全性和使用成本问题，延长电池的使用寿命是降低使用成本的有效途径之一为确保电池性能良好，延长电池使用寿命，必须对电池进行合理有效的管理和控制，为此，国外均投入大量的人力物力开展广泛深入的研究。日本青森工业研究中心从1997年开始至今，持续进行（BMS）实际应用的研究,丰田、本田以及通用汽车公司等都把BMS纳入技术开发的重点；美国Villanova大学和USNanocorp公司已经合作多年对各种类型的电池SOC进行基于模糊逻辑的预测；国Ajou大学和先进工程研究院开发的BMS系统的组成结构及其相互逻辑关系。该系统在上述结构中进行功能扩展，即增设热管理系统、安全装置、充电系统以及与PC机的通信联系。另外还增加与电动机控制器的通信联系，实现能量制动反馈和最大功率控制。我国在十二五期间设立电动汽车重大专门研究项目，经过几年的发展之后，在BMS方面取得很大的突破，与国外水平也较为接近。在国家863计划2005年第一批立项研究课题中，就分别有理工大学承担的EQ7200HEV混合动力轿车用镍氢

纯电动汽车及动力电池技术发展现状

纯电动汽车及动力电池发展现状调研一、纯电动汽车发展现状所谓纯电动汽车,是指完全由可充电电池作为动力源、以驱动电机及其控制系统驱动行驶的汽车。纯电动汽车（BatterｙEleｃtric Ｖehiｃle，BEＶ)与混合动力汽车（HｙbriｄEｌｅcｔric Ｖehicｌｅ，HEV）和燃料电池汽车（Fuel ＣelｌElｅctric Ｖeｈiｃle,ＦＥV）是目前主要的新能源汽车类型。１.1 发展纯电动汽车的必要性 (１）促进节能减排。与传统汽车相比，纯电动汽车具有更高的能源利用效率，同时也具有二氧化碳减排的潜力。机动车污染排放是城市空气污染的主要来源之一,20１３年春季北京出现多次大面积雾霾天气,机动车尾气是主要原因之一。在上海,中心城区的主要大气污染物可吸入颗粒物、氮氧化物、挥发性有机物分别有6６%、９0%和26%来自机动车尾气。大力推广纯电动汽车是交通领域实现低碳的最佳方案,纯电动汽车行驶过程中不产生二氧化碳，即使考虑到中国目前电力生产过程中的二氧化碳排放,纯电动汽车仍然具有13%~68%的减排能力。随着我国能源结构和电力生产方式的转变,纯电动汽车必将在未来发挥更大的减排作用。图１.１传统汽车与纯电动汽车综合能量效率比较(单位:%) (２）降低石油对外依存度。汽车保有量的迅速增加为我国能源安全带来严峻挑战。我国汽车保有量与原油对外依存度变化趋势见图1.２。最新数据显示,截止到２01２年底,中国汽车保有量已达２.4亿辆，与此相对应的是20１2年中国原油对外依存度达到56.4%，创下历史新高。如果不采取措施，“十二五”中将原油依存度控制在61%的计划将很难实现。在此背景下，如何满足未来汽车的能源需求，是关系到我国能源安全的关键问题。电动汽车由于其电力来源多样化，不仅更加适合中国以煤炭为主的资源禀赋,而且能够与中国大力发展可再生能源

电动汽车动力电池及管理系统试卷A

广东文理职业学院刘鹏2018－2019学年度第一学期期末考试试题（A卷） (考试时间: 90 分钟) 考试科目动力电池及管理适用班级：新能源汽车一班一、单项选择题（每小题2分，共计30分）（题目正文：宋体，五号，行距20磅） 1. 燃料电池采用的燃料是（）。 A.汽油； B.柴油； C.乙醇； D.氢气 2.燃料电池汽车的效率能达到以上（）。 A.30%； B.40%； C.50%； D. 60% 3.在最适合汽车使用的燃料电池（）。 A.质子交换膜燃料电池； B.磷酸燃料电池； C.熔融碳酸盐燃料电池对； D.固态氧化物燃料电池。 4.世界上第一家实现商品化销售的燃料电池汽车生产厂家是（）。 A.丰田； B.通用； C.奔驰； D.本田。 5.蓄电池组中，标称电压为12V的单体电池端电压压差应小于（）mV。 A.100； B.120； C.150； D.200 6.在25°C下，蓄电池组由32节单体蓄电池组成（单体标称电压为12V），则其浮充电电压应约为（） A. 384V； B. 432V； C. 450V； D. 472V 7.在蓄电池管理系统中，由（）把整流电压变成交流电压。 A.整流器； B.逆变器； C.充电器 8.在蓄电池管理系统中，，由（）把直流电压变成交流电压。 A.整流器； B.逆变器； C.充电器； D.交流调压器 9. 15.2020年中国电池制造的能量密度要达到（）。 A. 300wh/kg；A. 400wh/kg；A. 500wh/kg 10.用电流表测量电流，应将电流表和被测电流的电路或负载（）。 A.串联； B.并联； C.怎么连接都可以。 11.用电压表测量电压，应将电压表和被测电压的电路或负载（）。 A.串联； B.并联； C.怎么连接都可以。 12.万用表使用完毕后，应将选择开关放在（）。 A.电阻档； B.交流电压最高档； C.直流电流档。 13.三相桥式整流电路，在交流电的一个周期内，每个整流元件的导通角为（）。 A. 180度； B. 120度； C. 60度 14.单相整流电路中，二极承受的反向电压的最大值出现在二极管（）。 A.截止时； B.由截止转导通时； C.导通时； D.由导通转截止时 15.燃料电池汽车的效率能达到以上（）。 A. 30%； B. 40%； C. 50%； D. 60%。系别：专业班别：姓名：学号： … … … … … … ○ … … … 密 … … … ○ … … … … 封 … … ○ … … … … 线 … … ○ … … … … … … ○ … …

动力电池技术发展大剖析

动力电池技术发展大剖析内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 去年全球范围发布禁售燃油车时间表，让人们意识到新能源车的时代就要来了，而纯电动车、插电混动、燃料电池车等等，为什么短短几年时间就成为未来的主旋律？一方面是全球战略、政策等方面的支持，另一方面就是动力电池技术的不断提升，更长的续航、更短的充电时间，直接关乎用户的通勤需求，才让新能源车来到我们身边，将来还会取代传统燃油车，与大家的日常出行密不可分。于是就有了人们所说的：“新能源车的发展，就是电池技术的发展。” 铅酸电池纯电动汽车最早使用的是铅酸电池，铅及其氧化物制成作为电极材料，硫酸溶液作为电解液，这是现在大部分电动自行车的动力源，低成本是其最大的优势。不过，因为铅酸电池的能量密度低，从而带来了体积大、容量小等问题，无法满足一台汽车对于自重的控制、驱动力的消耗，乃至每年超过1万公里行程的使用寿命，所以无法大规模用于量产车上，最终被汽车厂商淘汰。

镍氢电池镍氢电池与我们的日常生活很近，从早期的随声听到现在的充电牙刷等小型电器很常见，正极为镍氢的化合物，负极为金属氢化物，其能量密度、充放电次数相比铅酸电池有不小的提升，并且电解液不可燃、安全性有保障，制造工艺成熟，比亚迪在造车之前就是全球第二大的镍氢电池制造商。不过，因为镍氢电池充电效率一般、有充电有记忆效应、工作电压较低（无法使用高压快充），并不适用于汽车的单一动力源，适合辅助发动机工作。这方面做得最好的要属丰田，其混合动力系统采用阿特金森发动机＋镍氢电池组，阿特金森发动机本身具备中间转速区间高效的优势，却也有着低转速和高转速疲软的问题，而镍氢电池正好能够解决起步与高速动力不足的一大助力。而从锂电池广泛引用之后，镍氢电池在汽车上也有被完全取代的趋势，如丰田新一代混动系统就采用了更高效的发动机＋锂电池组合。相比锂电池，镍氢电池的容量、循环充电的寿命以及环保角度都不占优势，成本的优势也在锂电池大力发展之下被弱化了，这正是镍氢电池逐渐退出汽车领域的原因所在。锂电池锂电池正是现阶段新能源车的主流选择，锂的化合物（锰酸锂，磷酸铁锂等）作为电极材料，石墨作为负极材料，其优势在于能量密度高、体积小、重量轻、充电效率高。决定锂电池类型或者说性能的主要因素，

动力电池热管理系统性能试验方法

动力电池热管理系统性能试验方法 1 范围本标准规定了动力电池热管理系统性能的试验方法。本标准适用于乘用车用动力电池热管理系统，商用车用动力电池热管理系统可以参考。 2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 2900.41-2008 电工术语原电池和蓄电池 GB/T 19596-2017 电动汽车术语（ISO 8713:2002,NEQ） GB/T 31467.2电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统第2部分：高能量应用测试规程QC/T 468-2010 汽车散热器 GB/T 18386-2017 电动汽车能量消耗率和续驶里程试验方法 GB 18352.6-2016 轻型汽车污染物排放限制及测量方法（中国第六阶段） 3 术语和定义 GB/T 2900.41-2008、GB/T 19596-2017中界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 动力电池热管理系统 battery thermal management system 综合运用各种技术手段，具备动力电池冷却、加热、保温和均温等功能，保证动力电池在不同环境下正常工作的系统。同时，该系统可以在动力电池发生热失控时提供报警信号，具备安全防护功能。通常，动力电池热管理系统包括主动式热管理系统和被动式热管理系统两种。 3.2 被动式热管理系统 passive thermal management systems 基于热传导、热辐射、热对流等热量传输原理，只依靠冷却或加热流体因为温度因素缓慢流动自然完成热量输入输出交换的热管理系统。该类系统通常适用于单体产热量小于 5W的电池。 3.3 主动式热管理系统 active thermal management systems 基于热传导、热辐射、热对流等热量传输原理，使用耗能部件消耗能量完成热量输入输出交换的系统。主动式热管理系统包括主动空气冷却加热系统和主动液体冷却加热系统两种，根据需要采用流体串行流动和并行流动两种方式实现热交换。 3.4 主动式空气冷却加热系统 Active Air Cooling and Heating Systems 又称风冷系统，利用空气作为热量交换载体控制分配动力电池系统内部温度的系统。该系统通常使用风扇和管道完成空气在电池系统内的流动，分为直接接触式和间接接触式两种。空气可以从电池系统外部进入并排出电池系统外，也可以在电池系统内部循环实现电池冷却或加热功能；若空气仅在电池内部循环，则电池系统内部通常需要有空气冷却装置（通常为空调蒸发器）、空气加热装置和空气循环风扇。该类系统通常适用于单体产热量

动力电池能量管理系统

动力电池能量管理系统检测时间：2016-05-23 09:39:53 摘要近年来,由于日益严重的环境污染问题和日益增长的石油和能源消耗,新能源汽车的发展,越来越多的政府和世界主要汽车制造商的关注。三个电动汽车的发展。本文介绍了电动汽车电池管理系统的主要功能和开发国内外介绍问题的根源,介绍了铅酸蓄电池工作原理和关键的操作特性,描述铅酸电池剩余量预测几个模型的设计和项目的特点,基于大量的电池充电和放电的实验数据,提出了这种设计方法来估计剩下的电池供电。上述功能需求,设计提出使用主芯片单片机,分散的集合和集中控制的解决方案结合硬件、单片机的选择,电池参数收集,平衡和保护电路、功率转换电路和外部通信和其他主要模块硬件设计详细描述和基于C51单片机凯尔软件开发和设计环境软件解决方案设计的电池管理系统3主要流程:充电、放电和静态软件设计。最后,整个硬件和软件系统充电和放电的疲劳试验通过收集大量的实验数据,验证了硬件和软件设计的可行性和稳定性关键词电动汽车; 电池管理系统;电池SOC估算;单片机;充电均衡控制

ABSTRACT In recent years, due to the increasingly serious problem of environmental pollution and the increasing consumption of oil and energy, new energy vehicles

Development, more and more governments and the world's major carmakers attention. Develop three electric vehicles The key technology is the motor drive system consists of three parts, the vehicle control system and power management systems, steam current Automotive battery life is short-range, low battery life, high maintenance costs and popular, therefore, Power management technology for energy management and vehicle power battery protection control is becoming increasingly important. This article describes the electric vehicle battery management system The main function of the system and the development of domestic and foreign presentation Root of the problem, and introduces the principle of lead-acid batteries and key operating characteristics described Lead-acid battery remaining amount prediction model design and features of several projects, based on a lot of battery Charging and discharging of the experimental data, this design method is proposed to estimate the remaining battery power. The above functional requirements, the design proposed to use the main chip microcontroller, decentralized collection And centralized control solutions combine hardware, MCU selection,

电池的技术路线

电池的技术路线磷酸铁锂电池因安全性被看好动力电池的比能量与比价格是纯电动汽车普及的决定因素。镍氢、铅酸电池是比较成熟的电池，但比能量提高的空间比较小。铅酸电池的基本元素是铅，镍氢电池的基本元素是镍，两者都属于重金属，自重大；而锂电池的主要元素是锂，本身非常轻，可以与多种化合物搭配，通过提升正负极材料的质量和电池的结构等提高电池的储能量，因此锂电池具有很大的发展空间，而且我国锂资源储量达380多万吨，居世界第二位。在多种锂电池技术路线中，磷酸铁锂电池为电动车的推广起步提供了条件，磷酸铁锂电池之所以被看好，是因为它的安全性最好，而安全性是电池最基本的要求，只有在保证安全的情况下，才能谈电池的储能量。凡事都有两面，安全性最好的磷酸铁锂电池，在性能上却不是最好的。磷酸铁锂电池的比能量进一步提高在理论上存在困难，许多科学家在继续研究新的动力电池材料与结构，3~5年内磷酸铁锂电池比能量可望达到150Wh/kg以上，比价格达到1.5元/kg以下，这是电动汽车开始普及的基本条件。但是高比能量总是面临安全性的挑战，因此不能盲目地做大电池，电池容量越大，安全性就越差。不过，也不能排斥其他锂电池种类的发展，我们说的安全性是按百万分之几来统计的，只能说其他锂电池发生安全性的概率要比磷酸铁锂电池高一些，除了攒-理上的差异，电池的安全性还与生产工艺、电池管理系统等多方面有关。锂电池和镍氢电池成为主要投资领域 2009年、2010年，国内在电池方面的投资将达到60.18亿元，这包括地方政府支持、国家科研项目拨款、企业投入以及风险投资等，这比以前的投资规模扩大了很多，其资金主要流向了镍氢电池和锂电池行业。2010年底，国内车用镍氢动力电池和锂离子动力电池的年生产能力将分别超过3.6亿瓦时和40亿瓦时以上，按每辆装30Kwh(约合A级轿车续驶里程200公里)电池计，2010年底可满足约15万辆电动汽车装车需求。2009年“十城千辆”示范车辆以混合动力公交车为主，2010年在向纯电驱动公交车转变，这样对车用动力电池的需求将提升。 3~5年内镍氢电池仍有市场目前，用于电动汽车的电池主要有四种：铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池和燃料电池。现阶段燃料电池的实用性较低，暂不做考虑。混合动力汽车所用电池体系中惟一被实际验证并被商业化、规模化应用的就是镍氢电池，全球已拒-批量生产的混合动力汽车几乎全部采用镍氢动力电池。传统的铅酸电池、镍镉电池和镍氢电池本身技术比较成熟，但作为汽车动力电池则存在较大的问题。目前，越来越多的汽车厂家选择锂电池作为新能源汽车的动力电池。对于动力电池的路线之争，业内普遍认为能量密度、衍-环寿命等性能占优的锂离子电池将成为发展趋势，而镍氢电池具有性能稳定、工艺成熟的优势，未来3~5年内仍将占有相当的市场份额。与其他类型的动力电池相比，锂离子电池具有多方面的优势：工作电压高；比能量高，体积小，重量轻；衍-环寿命长。我国车用动力电池研发还存在三大问题。首先是制造的一致性问题，在制造工艺和设备上存在差距，制造标准还达不到一致性要求。其次是攒-材料的筛选问题，国内生产的攒-材料无法达到不同批次的一致性。第三是知识产权问题。虽然国内在磷酸铁锂电池的研究上已拒-取得了突破，但是国外在这方面拥有专利。锰酸锂和磷酸铁锂电池应均衡发展现阶段，行业对锰酸锂和磷酸铁锂电池有争议，我认为应该均衡发展，不能厚此薄彼。锰酸锂电池的优势在于掌握自主知识产权，比能量高，但是衍-环寿命没有磷酸铁锂电池长。而对于锰酸锂电池存在的安全性问题，我认为在这方面争论没有什么意思，锰酸锂电池的安全性可以通过提升电池系统的管理来解决。磷酸铁锂电池的优势就是安全性高，衍-环寿命长，但是它的比能量低，材料一致性相对较差。对于专利问题，我认为对电池体系的影响不

动力电池的主要问题与发展方向

首先看我们国家的发展现状。我们的判断第一个是基本掌握了车用动力电池的关键技术，我们国家动力电池的开发，和整车基本同步，十五期间开展了镍氢电池，、锰酸锂氧化物锂离子电池、燃料电池的研发，"十一五"期间加大了磷酸铁锂电池研发与产业化，"十二五"期间推进三元材料电池的研发与产业化。目前是处于这样一个阶段。从技术上来讲，我们国家开发了镍氢电池，锂离子燃料电池，关键技术指标达到了国外同类产品的一个先进水平，目前我们锂电池可以做到系统的比能量800-1000瓦时，比功率可以做到500-100瓦时，循环寿命也能做到突破一千次，使用寿命大概是可以达到五年，成本大概是说可以低于每瓦时三块钱。第二个从产品层面来看，磷酸铁锂电池已经趋于成熟了，过往来看，我们国家供应电池支撑了产业的发展，目前在大规模示范这一块用的电池基本上都是国产。根据目前工信部发布的新能源汽车推广目录，我们国家车用电池，绝大多数是磷酸铁锂电池，也就是说近两年来，三元材料的动力电池开始在电动汽车上进行示范应用。大家比较清楚的比亚迪的汽车用的是盐酸铁力电池，像上汽，北汽这些电池系统都是磷酸铁锂。一汽奔腾目前是示范车，他用的电池是168，采用了三元材料。第三个来说是我们国家建立了比较完善的产业体系，昨天我们听到了2014年我们国家电动汽车的销量大概是8.4万辆左右，如果按照每辆车在20-30，大概应该说我们电池达到了20亿千瓦时以上，销售收入应该超过了50亿元，2015年会超过100亿瓦时。我们国家现在推进动力电池产能建设，估计2015年会超过一百亿千瓦时。第二个我们国家建立了比较完整的产业体系，关键材料、单体电池、电池系统和电池装备、检测仪器等都有一定的生产能力，像北大先行、天津巴莫、北京当省，这是正极材料，负极材料像贝特瑞，杉杉等在国际上还是有一定的竞争力。从发展趋势上来看，我们全世界的情况来看，第一个是锂离子电池已经成为动力电池的主要方向。目前大家都很清楚，目前日本，美国、欧洲、韩国商业化的电池主要是采用燃料电池。目前混动这一块也是在推动力锂电池的应用。韩国、日本、中国在全球锂电池占主导地位，排序是韩国第一、日本第二，中国第三。最近三星、LG和SK先后宣布在中国设立合资公司，我们国家主流的车厂也准备在他的自主品牌汽车中采用韩国生产的电池。第二个特点是我国政府大力支持新一代动力电池的研发，2012年日本实施蓄电战略，提出2020年蓄电池市场要占到世界份额的50%，就是重新夺回世界第一的位置。根据2013年NEDO发布的技术路线图，他的技术路线在2020之前大概还是以先进的锂离子电池为主，达到实用化，系统的比能量达到250瓦每公斤成本达到1.5元以下，2030年叫做革新电池，能量达到500瓦每公斤，成本达到八毛钱以下。美国在2013年提出来EV蓝图，提出目标是2022年生产的插电式混合动力的电动汽车使用的电力成本与传统汽车相当，根据2013年发布的技术路线图是2022年下一代电池实现实用化，系统的比能量达到250瓦每公斤，成本降到八毛以下，2013年以后锂离子电池实现实用化。从新一代锂离子电池来讲主要是在我们国家大概一般的叫做新一代动力电池的研发主要围绕新一代锂离子动力电池和新体系电池。新一代锂离子电池和目前现有的体系不一样，正极材料，负极材料，电极都要发生发生变化，电池比能量可以达到三百瓦每公斤，成本可以达到一块钱以下。这个表里面列了两件事，一个是最近日立公司宣布采用镍系的正极和负极单电池的比能量作330每公斤，寿命有50次，另外是福利蒙基，作为正极，归制作为负极，寿命可以达到100。但是目前这一电池体系的成本和安全有待进一步的验证。

动力电池智能制造技术【全面解析】

动力电池智能制造技术内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、数控系统、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 1新能源汽车动力电池的智能制造我国已成为名副其实的全球最大的新能源汽车市场。动力电池作为最为核心的关键零部件，它的相关技术必须与电动汽车的发展相适应。新能源汽车能走多远，最终取决于动力电池能走多远。综合各类电池的技术优势及发展趋势，锂离子电池在混合动力汽车、插电式混合动力汽车和纯电动汽车领域，将会有越来越广泛的应用。该类电池技术对新能源汽车产业发展的意义重大。当前国内生产动力电池的企业约有上百家，但由于自动化程度低，不少企业呈现出生产效率低、产品良品率低和运营信息互联互通效率低的“三低”特点。这使得动力电池在技术以及一致性问题上一直很难有实质性突破，严重影响了动力电池的整体性能，也制约了我国新能源汽车产业的发展。基于此，动力电池的智能制造应运而生。什么是动力电池的智能制造？它是指，动力电池生产智能工厂综合运用ERP系统、MES系统等软件，并实现全周期生产的可视化、自动化、智能化。未来，包括动力电池在内的新能源汽车制造，未来必然走向大规模和智能化，呈现高精度、高速度和高可靠性的“三高”特点。而以无人化、可视化和信息化为代表的“三化”是实现“三高”的利器，亦是智能制造的范畴。 2动力电池工艺装备智能制造技术的发展水平

作为动力电池制造环节必需的工具，动力电池生产工艺装备对动力电池规模化生产条件下的技术发展起着极为关键的作用，近年来动力电池装备产业发展势头迅猛。结合动力电池生产工艺流程，我们将从动力电池电芯生产的前、中、后各段工序以及电池组模组及系统装配工序对动力电池装备产业的智能制造技术发展现状进行分析。 1.动力电池电芯生产前段工序的技术水平作为动力电池整条产线最为关键的环节，生产前段工序对动力电池产品品质一致性和性能稳定性产生直接影响。动力电池电芯生产前段工序是指实现锂离子动力电池从原材料输送到模切的极片加工成型的过程。自动加料系统、搅拌机、涂布机、辊压机和模切机等是动力电池制造过程的核心工艺装备。由于前段工艺装备对动力电池性能影响较大，各项技术指标要求高，且设备技术复杂程度高，前几年国产装备技术相对较为落后，在效率、精度、稳定性等方面与国外还存在一定差距，尤其是涂布机。近年来随着行业技术日趋成熟，国内装备行业快速发展，自动加料系统、大容积自动搅拌机、高速涂布机、高速模切机等高端设备逐步实现国产化，并在实际应用中产生了较好效果。表1. 国内电池电芯前段工序设备情况 2.动力电池电芯生产中段工序的技术水平传统工艺主要以手工作业和单机自动化为主，近年来随着大规模生产对生产效率和过程控制的要求，动力电池生产中段装配工序已逐步实现整线自动化控制。通过对自动化工作站、上下料机构、自动传输机构、多轴机器人等部件的连接整合，采用高精度传感器技术实现对过程数据数据的自动采集、监控和反馈，并结合设备MES系统的应用，实现动力电池中段工序智能化生产。

动力蓄电池及管理系统

第二章 02 动力蓄电池及管理系统

一、动力电池主要性能指标 1．电压（1）端电压。（2）标称电压。（3）开路电压。（4）工作电压。（5）充电终止电压。（6）放电终止电压。

一、动力电池主要性能指标 2．容量（1）额定容量。（2）n小时率容量。（3）理论容量。（4）实际容量。（5）荷电状态。 3．内阻电池的内阻是指电流流过电池内部时所受到的阻力，一般是蓄电池中电解质、正负极群、隔板等电阻的总和。电池内阻越大，电池自身消耗掉的能量越多，电池的使用效率越低。

一、动力电池主要性能指标 4．能量（1）总能量。（2）理论能量。（3）实际能量。（4）比能量。（5）能量密度。（6）充电能量。 5．功率（1）比功率（2）功率密度

一、动力电池主要性能指标 6．输出效率（1）容量效率。（2）能量效率。 7．自放电率自放电率是指电池在存放期间容量的下降率，即电池无负荷时自身放电使容量损失的速度，它表示蓄电池搁置后容量变化的特性。 8．放电倍率电池放电电流的大小常用“放电倍率”表示，即电池的放电倍率用放电时间表示或者说以一定的放电电流放完额定容量所需的小时数来表示，由此可见，放电时间越短，即放电倍率越高，则放电电流越大。

9．使用寿命一、动力电池主要性能指标电池类型质量能量密度（W·h/kg）质量功率密度（W/kg）能量效率（%）循环寿命（次）铅酸电池35～50150～40080500～1000镍镉电池30～50100～150751000～2000镍氢电池60～80200～400701000～1500锂离子电池100～200200～350>901500～3000

电动汽车整车电池热管理研究

电动汽车整车电池热管理研究发表时间：2018-11-17T18:52:14.633Z 来源：《建筑模拟》2018年第24期作者：汪勇[导读] 笔者先分析电动汽车整车电池热管理的意义，再进一步提出电动汽车整车电池热管理的措施。汪勇身份证号码：3408811992****0113 安徽江淮汽车集团股份有限公司安徽合肥 230000摘要：笔者先分析电动汽车整车电池热管理的意义，再进一步提出电动汽车整车电池热管理的措施。关键词：电动汽车；整车电池；热管理前言：确保电池组工作在安全区间内，提供车辆控制所需的必需信息，发生意外的情况的时候要及时响应处理，并按照环境温度、电池状态和车辆需求等决定电池的充放电功率等这就是电池管理系统的主要任务。监测电池参数、估计电池状态、在线故障诊断、充电控制、自动均衡、热管理等。是BMS的主要功能。 1 电动汽车整车电池热管理的意义整个电动汽车的使用性能和寿命和安全性等内容直接受到电动汽车的电池热管理问题的影响，因此需要我们着重注意，在电动汽车中，蓄电池往往是重要的动力供应部分，所以如何提高电动汽车整车的性能以及安全性需要从蓄电池入手，蓄电池的温度特性关系着整个电动车的耐久性和使用寿命，常见的锂电池具有多方面的优点，比如循环寿命较长、允许工作温度范围较大、比能大、自放电率低等。所以目前的电动汽车常选用锂电池作为动力电源，在锂离子电池的热管理工作中需要根据锂离子的具体发热方式进行管理，通过对电池包结构的设计来进行热管理的方式和策略的设定，从而实现整个电池组中单体电池之间的串联和合理温度的保障，整个电池组中任何一个电池出现问题都会造成电池组整体的性能下降，所以要分别注重，例如在相同充电的条件下，不同的温差将会出现不同的电池组荷电状态，而电池热管理正是针对电池的热相关问题来进行的技术内容，通过热管理的方式来保障电池的正常动力供应，通常的热管理系统主要是在电池温度较低的情况下做好预热情况，保障低温充电、放电的高效和安全，其次是电池长时间工作之后温度升高，热管理进行有效的散热，避免因为温度过高造成的事故，另外在电池组之间的温度上也要进行均衡，避免产生过大的温度差异，造成局部过热，影响电池组的寿命和安全[1]。 2 电动汽车整车电池热管理的措施 2.1 以锂电池为例现阶段，锂电池是电动汽车运用的电源供应主要方式，所以以锂电池为例，在电动汽车的整车电池管理工作中，锂电池的电池温度对于整个车辆的使用和功率性能有直接的影响，所以需要进行热管理的控制，当温度较低时将造成电池容量的迅速衰减，在电动汽车的运行中不能提供足够的能源，例如在0度以下电池的可用容量大大减少，温度过低的情况还有可能出现瞬间的电压过充问题，出现电池内部锂的析出，有可能引起短路的问题，另外，在锂电池的热相关问题上，电池安全性的问题也与电池热问题相关，在生产和制造的过程中不当操作容易造成电池的局部过热，出现放热反应，严重的甚至造成爆炸、起火等严重事故，出现人员的安全隐患。除了以上问题，在锂电池的存放和工作过程中的环境温度也将影响到电池的寿命，通常而言，在电池的存放和工作过程中最佳温度为 10-30度之间，温度的过高或过低都会造成电池的寿命和安全问题，电力的需求使得动力电池的大型化成为一种趋势，这就更容易造成内部温度的不均匀和局部温度过高的现象，造成电池寿命的问题，电池加速衰减，从而影响到电动汽车的使用，在具体的运行过程中，动力系统必须要及时降低锂离子电池的问题，保障电池的安全性和足够的动力[2]。 2.2 空气强制对流在电池的热管理工作中，散热是一个重要的内容，空气的强制对流是散热的重要方式，将空气作为主要的传热介质，通过空气在模块的穿过来消散热量，从而达到散热的目的，但是空气本身的冷却效果是很小的，这就需要强制的空气冷却方式，运动产生的流动空气带走电池的热量，从而尽可能的降低电池温度，在强制对流的实现中，需要注意的是电池间的散热槽、距离等方面的设计工作，只有做好了科学的散热面积以及电池封装工作才能有效的进行散热工作，通常常见的电池组采用串联和并联式的通道，在仿真结果下对电池的散热性进行研究可以得出热辐射在整个散热过程中占有非常大的比例，所以强化传热是降低温度的有效措施，通过风冷的方式能够有效的进行电池的散热工作，并且结构简单，成本较低，但是同时冷却和加热的速度较慢[3]。 2.3 液体冷却通常在普通的要求下采用空气的流通方式就可以满足基本的散热要求，但是在较复杂的工况和要求下空气对流的方式就不能满足热管理的要求，所以在这种情况下我们通常采用液体冷却的方式，通过液体的方式进行电池组的热交换，常见的采用模块间布置管线或者模块布置夹套的方式，通过液体的沉浸来进行热交换，常见的传热介质包括油、制冷剂、水、乙二醇等，由于液体的导电问题，所以必须采取有效的绝缘措施，避免出现短路的现象，造成严重事故。传热介质的传热速率主要是根据液体的热导率、流动速率、密度、粘度等确定，在相同的流速和条件下，液体的传热速度大大高于空气的传热速度，这是由于液体本身的特点高于空气的导热率，液冷的方式能够热传递效率高、速度快，但是同时也有重量较大、部件较为复杂、保养过程复杂等缺点。通过试验结果可以证明液体的热传递效果大大高于空气介质的传热效果，但是同时系统较为复杂，并联型的混合动力车中只采用空气的冷却方式即可保证散热要求，纯电动汽车由于要求较高则需要液体冷却的方式，通过流道设计的研究可以得出并联流道整体温度要低于串联流道，在具体的设计和应用角度来看，串联流道结构更适用于产品的使用，综合而言整体散热较好，随着电池模块容量的增大，恶劣环境下运行对电池性能的要求越来越苛刻，高效的电池热管理系统极其重要[4]。结语在电动汽车管理中，要重视整车电池的热管理，在设计不一样的汽车时，要根据不一样的汽车特点选择合适的热管理方式，从而确保电池的动力供应与热管理效果，使电动汽车的寿命与运行质量能得到保证。参考文献：