纯电动汽车锂电池管理系统的研究
新型电动汽车锂电池管理系统的研究与实现 ― 系统调试和运行结果及总结
新型电动汽车锂电池管理系统的研究与实现―系统调试和运行结果及总结8.1系统调试及试运行管理系统的调试分为各种功能模板的调试，软件功能调试及系统的整体调试。
系统运行正常后，再对电流、电压、温度等精度进行校准。
接着进行一段时间的台架试验。
最后这套系统装车，进行整车性能试验和试运行。
在调试和运行的过程中，主要遇到了以下几个问题：1.系统抗干扰能力较差，当电池大电流放电或车上电机运转时，CAN总线通讯会丢失数据或错误。
2.单电池电压测量电路中的场效应管和运算放大器由于静电原因和插拔的影响，会损坏。
3.2003年7月的5000公里运行实验中，由于连续几天阴雨天气，导致环境湿度非常大，系统的CAN通讯完全中断。
经深入检查及测试后，发现CAN接口电路多数损坏，原因主要是电池组450伏高压漏电所致。
针对以上问题，我们主要采取了如下方法和措施。
1.改进电路板，重新布线。
电路板上数字与模拟部分要分开布线，最后实现一点接地。
电源及CAN接口部分与其他电路要建立足够的隔离区，以避免电路的相互漏电干扰。
在单电池测量电路上加上对场效应管和运放的保护器件。
CAN接口芯片由82C250改为耐高压的82C251.2.滤波。
BMS-Ⅲ系统中，系统供电入口端必须加一滤波器，滤波器的电流不要太大，一般为负载的2～3倍，这样可防止外界骚扰对系统的冲击。
实验中还发现，充电机的输出端必须加一个滤波器，有效抑制高频干扰，否则，单电池电压测量不准。
电池测量线的外面套一个磁环，对抑制干扰也起一定作用。
3.屏蔽。
在实验中发现，如果不用屏蔽线，当小电流充放电或者电机DC/DC 没有工作室时，CAN总线还能正常工作，电流一旦加大或电机开始工作，CAN总线就有可能失灵。
最后改用屏蔽线，并且整个CAN总线的屏蔽都接在一起，CAN总线才完全工作正常。
电动汽车是一个强干扰源的地方，能用屏蔽线的地方尽量用屏蔽线以防患于未然，这是非常值得注意的。
4.改进供电系统。
电动汽车锂电池管理系统的研究和设计
电动汽车锂电池管理系统的研究和设计_董超一、BMS —般包含如下几项基本功能：(1) 监测电池状态(2) 分析电池状态(3) 保护电池安全(4) 控制管理电池能量。
电池能量控制管理主要是电池的充放电控制管理和均衡控制管理。
(5) 管理电池信息二、锂离子电池主要包括正极、负极和电解质,它利用锂离子在正极和负极之间形成嵌入化合物的锂状态和电位的不同,通过电子的得失来实现充电和放电过程。
三、锂离子电池充电特性在充电过程中,如果充电电压过高,会使得电池电解液浓度饱和,导致电能无法转换为化学能,而转换为热能,使得电池内部温度上升,对电池造成损伤。
所以在充电时,过充电保护是十分必要的。
锂离子电池的充电过程受到环境温度、电解液浓度、极板材料、充电电压和电流大小等多种因素影响。
对锂离子电池充电采取"恒流-恒压"的方式,这种方法能够安全合理地对锂离子电池充满电。
这种方法具体做法是,在初始阶段,在安全的前提下,用恒定的电流对电池进行充电,使得电池电压基本达到额定电压,此过程中电池内部电荷不断累积,达到额定电量的80%左右。
而后,充电电流渐渐减小,进入恒压充电阶段,此阶段用较小的电流值对电池充电,直到达到额定电压并且电量充满为止。
锂离子电池放电特性。
实验中一般对锂离子电池进行恒流放电。
四、影响SOC的因素(1) 电池温度(2) 放电率。
电池放电率是表示电池放电快慢的一个物理量。
(3) 自放电引起电池自放电现象的主要原因是电池极板上存在杂质。
(4) 充放电循环次数五、几种常用SOC估算方法(1)电荷积累法电荷积累法(Coulomb Counting method,也称作CC法),是在已经知道上一个时刻电池剩余电量,并对一段时间内电池充入和放出的电荷进行统计,从而得到当前电池荷电状态的一种方法。
每次更换新的电池组时,需要通过对电池组进行一次饱和充电,以达到对电池剩余容量进行校正的目的。
(2) 开路电压法开路电压法就是当电池的工作电流为零的情况下,即电池处于闲置状态时,通过测量电池的开路电压来估算电池的SOC。
电动汽车电池管理系统研究现状与分析
电动汽车电池管理系统研究现状与分析一、本文概述随着全球对可再生能源和环保技术的需求日益增长，电动汽车（EV）已成为现代交通工具的重要发展方向。
电动汽车的核心部件之一是电池，其性能直接影响车辆的性能、续航里程和安全性。
电动汽车电池管理系统（Battery Management System, BMS）的研究和发展对于提升电动汽车的竞争力具有重要意义。
本文旨在全面概述电动汽车电池管理系统的研究现状，分析其主要技术挑战和未来发展趋势。
我们将介绍电动汽车电池管理系统的基本结构和功能，包括电池状态监测、电池均衡、热管理、能量管理等方面。
我们将重点分析当前电池管理系统的主要研究热点，如电池健康状态评估、电池安全预警和故障处理、电池能量优化管理等。
我们还将讨论电池管理系统在实际应用中面临的挑战，如电池老化、成本、可靠性等问题。
我们将展望电动汽车电池管理系统的未来发展趋势，包括新型电池技术的应用、智能化和网联化的发展、以及电池管理系统的标准化和模块化等。
通过本文的研究和分析，我们希望能够为电动汽车电池管理系统的进一步发展提供有益的参考和启示。
二、电动汽车电池管理系统的基本原理电动汽车电池管理系统（Battery Management System，简称BMS）是电动汽车中的关键组成部分，其基本原理涵盖了多个方面，包括电池状态的监测、电池能量的管理、电池安全性的保护以及电池寿命的延长等。
电池状态的监测是BMS的基础功能。
这包括电池电压、电流、温度、内阻等关键参数的实时监测。
通过这些参数，BMS可以精确计算电池的荷电状态（SOC）、健康状态（SOH）以及功能状态（SOP），为电动汽车提供准确的电池信息，确保车辆在各种工况下的稳定运行。
电池能量的管理涉及到电池充放电策略的制定。
BMS会根据车辆需求、电池状态以及外部环境等因素，智能地调整电池的充放电功率，实现能量的高效利用。
例如，在车辆高速行驶时，BMS会提高电池的放电功率以满足动力需求；在车辆低速行驶或停车时，则会适当降低放电功率，以减少能量消耗。
新能源车辆电池管理系统的研究与开发
新能源车辆电池管理系统的研究与开发随着环保意识的不断提高和国家政策的推广，新能源汽车已经成为了汽车市场上的一个强劲势头。
然而，新能源车辆电池的寿命和稳定性已经成为制约其发展的主要瓶颈之一。
因此，研究和开发新能源车辆电池管理系统已经成为了一项非常关键的工作。
一、背景简介随着巨头企业相继涉足汽车制造领域，新能源汽车的市场份额也在不断上升，预计到2025年，全球新能源汽车的年销量将达到3500万辆。
然而，新能源车辆电池的使用寿命、稳定性、安全性等问题已经成为了制约其发展的一个瓶颈。
目前，大多数新能源车辆电池使用的是锂离子电池，锂离子电池具有能量密度高、重量轻、体积小等优点，但是其充电时间长、容量损失大、安全性较差等缺点也很明显。
因此，如何科学地管理和控制新能源汽车电池的充放电过程，提高其性能和稳定性已经成为了一个全球性的研究课题。
二、研究意义新能源车辆电池管理系统主要是对车辆电池的充电、放电、储能等进行监测和控制，使电池得到科学的管理，达到延长电池使用寿命、提高电池能量利用率和保证电池安全性的目的。
因此，研究和开发新能源车辆电池管理系统具有以下几个意义：1、提高汽车行业竞争力——新能源车辆是汽车行业的一个重要发展领域，研究开发电池管理系统可以提高新能源车辆的市场竞争力。
2、促进新能源车辆普及——科学的电池管理系统可以延长电池使用寿命、提高电池性能和稳定性，进而推进新能源车辆的普及。
3、减少环境污染——通过科学的电池管理系统，可以使新能源车辆减少废弃电池的数量和环境污染。
三、技术方案新能源车辆电池管理系统主要包括电池状态监测、充放电控制、储能控制和安全保护等功能模块，其技术方案主要有以下几个方面：1、电池状态监测——通过安装传感器和数据采集装置，对电池温度、电压、电流、容量等参数进行实时监测和记录，以获得电池状态的精确和准确的数据。
2、充放电控制——通过控制电池充电电流和放电电流实现对电池的管理，从而实现优化电池寿命和性能的目的。
硕士论文：纯电动汽车用锂电池管理系统的研究
Ｌｉ－ｉｏｎ ｂａｔｔｅｒｙ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．Ｏｎ ｔｈｉｓ ｂａｓｉｓ，ｔｏ ｔｈｅ ｏｂｊｅｃｔｉｖｅｓ ｏｆ ｓａｆｅ ａｎｄ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｕｓｅ，
ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ Ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ ｕｓｅ ｉｎ ｖｅｈｉｃｌｅ ａｎｄ ｗｏｒｋｉｎｇ
ｆｏｒ Ｌｉ－ｉｏｎ ｂａＲｅｒｙ，ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ
ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｔｈｅ ｈａｒｄｗａｒｅ ａｎｄ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｏｆ ｔｈｅ Ｌｉ－ｉｏｎ ｂａｔｔｅｒｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ，
ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ ｔｈｅ ｂａＲｅｒｙ
ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆ ｓｏｆｔｗａｒｅ ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ
当前，电动车辆可选用的二次动力电池主要包括铅酸电池、镍镉电池、镍氢 电池和锂离子电池，它们之『白Ｊ的主要性能对比参见表１－１［２】【３１。
表１－１常用蓄电池主要性能比较
项目
Ｔａｂｌｅ １－ｌ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｓｅｖｅｒａｌ ｂａｔｔｅｒｉｅｓ ｉｎ ＥＶ
铅酸电池
镍镉电池
镍氢电池
锂离子电池
奥运会期间，共计有５０辆装有这套电池管理系统的纯电动大巴投入到电动公 交运营，并实现了“零故障＂稳定运行。 关键词：纯电动汽车、锂电池管理系统、充电模式、锂电池安全性、ＳＯＣ估算 分类号：Ｕ４６３．６３
＝｜Ｅ塞窑遭鑫堂亟±堂位论塞鱼堡曼１８△ｇ！
ＡＢＳＴＲＡＣＴ
ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｅｎｅｒｇｙ ａｎｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｉｓｓｕｅｓ，ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ
工作电压（Ｖ）
质量比能（胁／ｋｇ）
纯电动汽车电池管理系统的研究
纯电动汽车电池管理系统的研究一、本文概述随着全球对环境保护和能源消耗的日益关注，纯电动汽车作为一种绿色、环保的交通工具，其市场份额正在迅速增长。
作为纯电动汽车的核心部件，电池管理系统的性能直接影响到车辆的续航里程、使用安全及寿命。
因此，对纯电动汽车电池管理系统的研究具有重大的现实意义和应用价值。
本文旨在全面深入地研究纯电动汽车电池管理系统的关键技术及其发展趋势。
我们将介绍电池管理系统的基本组成和工作原理，包括电池状态监测、电池均衡管理、热管理以及安全管理等关键模块。
随后，我们将重点分析现有电池管理系统的技术瓶颈和挑战，如电池状态估算精度、均衡效率、热失控预防等问题。
在此基础上，我们将探讨新型电池管理系统的设计思路和技术创新，如基于的电池状态预测、无线通信技术在电池均衡管理中的应用等。
本文还将关注电池管理系统的标准化和模块化发展趋势，以及其在不同类型纯电动汽车中的应用情况。
通过对国内外相关文献的梳理和对比分析，我们将总结电池管理系统的最新研究成果和实践经验，为纯电动汽车电池管理系统的进一步发展提供理论支持和技术指导。
二、纯电动汽车电池管理系统的基本原理纯电动汽车电池管理系统（Battery Management System，简称BMS）是电动汽车的重要组成部分，主要负责监控、管理和控制电池的状态，以保证电池的安全、高效运行，同时提高电池的使用寿命。
其基本原理可以概括为以下几个方面：电池状态监控：BMS通过安装在电池组内部的传感器，实时采集电池的电压、电流、温度等关键参数，并通过内部算法对这些参数进行处理，从而得到电池的荷电状态（SOC）、健康状态（SOH）等功能性指标。
这些状态信息是电池管理系统进行决策和控制的基础。
电池安全管理：电池的安全是BMS的首要任务。
BMS通过监控电池的电压、电流、温度等参数，以及预测电池可能出现的异常情况，如过充、过放、过流、过热等，及时采取相应的安全措施，如切断电池供电、启动散热系统等，以防止电池发生热失控、燃烧甚至爆炸等严重事故。
纯电动汽车锂电池管理系统的研究
制 。 电地 电压超 标 或 过 电 流 ， 如 系统 将切 断 继 电器 ， 止 电池 工作 。 停
⑤ 电池 均衡 控 制 ： 由于 电池 个 体 的 差 异 以 及 使用 状 态 的 不 同 ，
高新技术
⑦ 参 数标 定 ： 车 型 、 辆 编 号 、 对 车 电池 类 型 ， 量 和 电 池组 装模 数 式等信息 标定记录 的功能 。 中消 耗 的 电流 。
ＳＯ ＴＮＯ２Ｎ２ ＣＥ Ｅ０Ｙ０ Ｏ墨团 Ｉ ＆ＣＬ １ ． Ｅ Ｈ０。 １ Ｎ 一 ２
其 中 ，ＣⅣ为 额 定容 量 ；Ｉ 为 电池 电流 ； ｂ （ ） 路 电压 法 。 ３开
。
为 损 耗 反应 过 程
排放是城市空 气污染的主要来源之 一。
（） 力锂 电池 管 理 系统 功 能 。 ２动
① 电池 工况 监 测 ： 时 采集 的 数 据 有 单 体 模块 电 池 电压 ， 实 电池
总电压、 池总电流、 及多点温度等。 电 以
②剩 余 电 量 （ ＯＣ） 计 ： Ｓ 估 电池 剩 余 能 量 相 当 干 传 统 车 的 油 量 。 系统 应 在 线 采 集 电流 、 压 等参 数 ， 过 相应 的算 法 进 行Ｓ 的估 电 通 ＯＣ
经过 ｌ 年 左 右 的研 发 投 入 与攻 关 ， 国新 能 源汽 车 （ ０ 我 电动 汽车 ） 动 汽 车 、 料 电 池 汽 车 ； 三横 ” 是 多能 源 动 力总 成 控 制 系 统 、 燃 “ 就 电 力 源 。 文 介 绍 动 力 锂 电 池 、 力 电 池 组 的 均 衡 技 术 、 力 电 池 本 动 动
纯电动汽车用锂电池管理系统的研究
纯电动汽车用锂电池管理系统的研究一、本文概述随着全球对环境保护和能源节约的日益关注，电动汽车（EV）已成为交通领域的重要发展方向。
纯电动汽车，作为电动汽车的一种，其核心部件之一是锂电池。
锂电池的性能、安全性和使用寿命直接影响纯电动汽车的性能和市场竞争力。
因此，对纯电动汽车用锂电池管理系统的研究具有重要的现实意义和实用价值。
本文旨在全面深入地研究纯电动汽车用锂电池管理系统，从系统的组成、功能、控制策略、安全保护等方面进行详细阐述。
对锂电池管理系统的基本构成进行介绍，包括锂电池的选型、参数匹配、管理系统硬件和软件的设计等。
对锂电池管理系统的核心功能进行分析，如电池状态监测、能量管理、热管理、均衡管理等。
再次，探讨锂电池管理系统的控制策略，包括充放电控制、能量回收、故障预测与健康管理等。
对锂电池管理系统的安全保护进行深入研究，包括过充、过放、过流、过温等保护机制的设计与实施。
通过本文的研究，旨在提高纯电动汽车用锂电池的性能和安全性，延长电池的使用寿命，推动纯电动汽车的广泛应用。
本文的研究成果也可为其他类型的电动汽车电池管理系统提供参考和借鉴。
二、锂电池管理系统概述随着全球对可再生能源和环保意识的日益增强，纯电动汽车作为新能源汽车的一种，其市场占比逐年上升。
而锂电池作为纯电动汽车的主要动力源，其性能的稳定性和安全性直接影响了电动汽车的行驶性能和乘客的安全。
因此，锂电池管理系统（Battery Management System，简称BMS）成为了纯电动汽车中不可或缺的一部分。
锂电池管理系统的主要功能是对电池组进行监控、管理和保护。
BMS 需要实时采集电池组中的每一块电池的电压、电流、温度等关键参数，确保这些参数在正常工作范围内。
同时，通过对这些参数的分析，BMS 可以预测电池的剩余容量（SOC）、剩余能量（SOE）以及电池的健康状态（SOH），为车辆的能源管理提供数据支持。
锂电池管理系统还具备电池均衡功能。
纯电动汽车锂电池管理系统研究与设计
一、锂电池管理系统概述
锂电池管理系统主要功能是保护电池的安全运行，确保电池的可靠性和稳定性， 同时提高电池的利用率和寿命。该系统包括电池监控、电池均衡管理、充放电 控制、热管理等部分。
二、研究内容
1、电池监控技术研究
电池监控技术是锂电池管理系统的核心，其主要任务是实时监测电池的电压、 电流和温度等参数，为系统的其他部分提供必要的数据支持。通过精确测量这 些参数，可以有效地防止电池过充和过放，从而提高电池的可靠性和寿命。
四、方法论
本研究采用了跨学科的研究方法，综合了电化学、材料科学、热力学等领域的 知识。首先，通过实验测试不同材质电池的性能表现，分析影响锂电池性能的 关键因素。其次，结合仿真技术和实验数据，深入探讨锂电池充电和放电过程 中的热行为和化学反应机理。此外，本研究还采用了系统动力学的方法，构建 了锂电池管理系统的仿真模型，以模拟和优化电池组的运行状态。
二、问题陈述
纯电动汽车中锂电池的管理系统面临多方面的问题。首先，锂电池的充电和放 电效率直接影响了车辆的续航里程和充电时间。其次，锂电池的均衡性和寿命 也受到管理系统的影响。此外，锂电池的安全性问题也不容忽视，如过充、过 放、短路等情况可能导致电池损坏或车辆起火。因此，如何提高锂电池管理系 统的性能、安全性和寿命，是当前亟待解决的问题。
3、人机界面设计
人机界面设计应提供直观、易用的操作界面，使用户可以方便地监控和控制锂 电池管理系统。这包括设计合理的用户界面、菜单结构和操作流程等。通过友 好的人机界面，用户可以轻松获取电池状态信息，并执行相应的控制操作。
四、结论
纯电动汽车锂电池管理系统是实现电动汽车高效、安全运行的关键技术之一。 本次演示对锂电池管理系统的研究与设计进行了探讨，包括电池监控技术、电 池均衡管理技术、充放电控制技术和热管理技术等方面的研究内容，以及硬件 设计、软件设计和人机界面设计等方面的考虑因素。未来随着技术的不断进步 和应用需求的不断提高，锂电池管理系统将会有更多的创新和发展。
新型电动汽车锂电池管理系统的研究与实现
新型电动汽车锂电池管理系统的研究与实现电动汽车已经成为了未来出行的重要趋势，其中电池系统是其关键部件。
锂电池由于具有高能量密度、长寿命、充电速度快等特点，成为了电动汽车中最常用的电池类型。
本文将介绍新型电动汽车锂电池管理系统的研究与实现。
一、管理系统的概述锂电池管理系统是一种能够对锂电池进行监测、控制、保护的设备。
由于电池具有不同的化学性质，其中包括充电、放电、温度、电流等因素，所以管理系统需要对这些因素进行监测和控制，以确保锂电池的安全、可靠性和性能。
新型电动汽车锂电池管理系统需要满足以下几个方面的要求：1. 实时监测电池电压、电流、温度和SOC等参数，并在必要时进行控制。
2. 防止过充、过放、过流和短路等问题，保护电池的安全和寿命。
3. 优化电池的充放电策略，提高电池的效率和寿命。
4. 具有成本低、结构简单、易于集成等特点，方便应用于各种电动汽车系统中。
二、篮球比赛游戏电动汽车锂电池管理系统的设计思路为了满足以上要求，本文提出了一种新型电动汽车锂电池管理系统的设计思路，具体如下：1. 实时监测电池电压、电流、温度和SOC等参数，并在必要时进行控制。
本系统使用高分辨率、高精度的传感器对电池的各项参数进行监测。
这些传感器被部署在电池组的各个部位，以全方位地检测电池运行状态。
当电池的SOC高于或低于一定阈值时，系统会自动进行充放电控制，以保护电池的安全和寿命。
2. 防止过充、过放、过流和短路等问题，保护电池的安全和寿命。
本系统采用了多重保护措施，包括过充、过放、过流和短路等保护功能。
在电池组充电和放电过程中，系统会动态监测电池的状态，并在必要时通过控制电池充放电电流和控制电池电压等方式保护电池的安全和寿命。
3. 优化电池的充放电策略，提高电池的效率和寿命。
本系统采用了智能电池管理算法，通过分析电池组的容量、电池的使用情况、电池充放电过程中的温度和电流等因素，优化电池的充放电策略，提高电池的效率和寿命。
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纯电动汽车锂电池管理系统的研究
摘要:随着全球经济发展以及能源、环保等问题的日益突出,汽车产业向节约能源的绿色汽车业转型,电动汽车以零排放和噪声低等优点已成为节能环保绿色车辆最主要的发展方向之一,新能源汽车已被世界各国所看重,这是汽车产业的发展趋势,也是时代的产物。
作为发展电动车的关键技术之一的电池管理系统研究是解决该问题的关键,倍受人们的关注,是电动车产业化的关键。
关键词:电动汽车电池管理系统锂电池
我国汽车产销量和保有量迅速增长,2011年8月底,全国机动车保有量达到2.19亿辆。
其中,摩托车占54.12%,约为1.19亿辆。
汽车保有量占机动车总量的45.88%,刚刚超过1亿辆。
我国已有10个城市被列入全球大气污染最严重的20个城市之中,而机动车污染排放是城市空气污染的主要来源之一。
经过10年左右的研发投入与攻关,我国新能源汽车(电动汽车)已经形成“三纵三横”的研发格局。
“三纵”就是混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车;“三横”就是多能源动力总成控制系统、电机及其控制系统和电池及其管理系统。
动力电池是电动汽车的动力源。
本文介绍动力锂电池、动力电池组的均衡技术、动力电池SOC估计等方面。
1 动力锂电池
锂离子电池具有单体工作电压高、体积小、重量轻、能量密度高、循环使用寿命长、自放电电流小、无记忆效应、无污染和性价比高等优点,而且锂离子电池的放电曲线很平缓,可以在电池的整个放电期间内产生稳定的功率。
因此,锂电池成为车用动力电池的主选之一。
(1)锂电池管理系统。
主要包括以下四个方面:①保障各节电池容量的均匀性;②及时诊断出电池出现的问题;③防止电池的过充电和过放电;④准确地获得电池的荷电状态(SOC)。
(2)动力锂电池管理系统功能。
①电池工况监测:实时采集的数据有单体模块电池电压,电池总电压、电池总电流、以及多点温度等。
②剩余电量(SOC)估计:电池剩余能量相当于传统车的油量。
系统应在线采集电流、电压等参数,通过相应的算法进行SOC的估计。
③电池健康度(SOH)估计:电池健康度表示了电池寿命的信息,通过相应的算法进行SOH的估计。
④充放电控制:根据电池的工作状况,对电池的进行充放电控制。
如电池电压超标或过电流,系统将切断继电器,停止电池工作。
⑤电池均衡控制:由于电池个体的差异以及使用状态的不同,电池
在使用过程中不一致性会越来越严重。
⑥热管理:实时采集每组电池的多点温度,采取散热措施防止电池温度过高。
⑦故障诊断报警:通过数据采集,可预测电池性能,进行故障诊断和报警。
⑧信息监控:电池的主要信息传送到车载显示终端进行实时显示。
⑨参数标定:对车型、车辆编号、电池类型,数量和电池组装模式等信息标定记录的功能。
2 动力电池组的均衡技术
电池之间的不一致性虽然不可以完全消除,尤其这种不一致性是在其生产之初便已存在,但是,我们可以通过均衡充电的方法,尽量减少这种不一致性,延长电池组的使用寿命。
当电池组之间差异过大时,有效地均衡充电可以将电池组内各电池重新拉回至“同一起点”。
(1)耗散型均衡方案(见图1)。
这种均衡方案利用电池组内单体电池自消耗放电,实现单体电压过高电池的能量消耗来平衡电池组内各单体间容量差的目的。
缺点:均衡效率低,能耗大,且电阻发热对系统造成恶劣影响。
(2)电容均衡法(见图2)。
利用电容作为能量的载体,将能量从能量高的单体转移到能量低的单体上,从而实现电池组内单体电池电量的均衡。
缺点:有电弧或干扰;耗时长。
(3)非耗散型分流器(见图3)。
非耗散型分流均衡方式可将充电电流从充满的单体电池转移至相邻单体。
缺点:这种均衡方法直接释放过充单体能量,但是能量的转移路径跨度小,均衡控制策略复杂,能耗较大。
(4)分散式直流变换模块(见图4)。
独立直流变换器均衡充电方案就是在电池组内每个单体两端接上独立的直流DC-DC变换器。
缺点:需要的元器件数量多,且控制信号众多,电路复杂,成本较高。
(5)集中式均衡变换器(见图5)。
变压器原边接电池组两侧,副边侧每个线圈对应一节单体电池。
有单体到组、组到单体、双向三种模式。
缺点:变比有差异,均衡误差
大;布线复杂等。
(6)集中式有源均衡(见图6)。
在无源均衡的基础上,通过外接电源,可以实现电池组在充电基础上的实时均衡。
缺点:如果电池单体性能本身存在差异,以相同电流和电压充电反而会加大电池之间的差异。
3 动力电池SOC估计
SOC(State of Charge)定义为在一定放电倍率下,电池剩余电量与相同条件下额定容量的比值。
其估计有四个方面的意义。
(1)以保持电池性能的均匀性,最终达到延长电池寿命的目的。
(2)避免电池出现过放电、过充电。
(3)合理的能量分配,更有效地利用有限能量。
(4)预测车辆的剩余行驶里程。
影响电池SOC的因素,归纳起来主要有:充放电倍率、充放电次数、温度、自放电、电池老化等。
动力电池SOC估计问题属于非线性、精度要求高的估计问题,给实时在线估算带来很大的困难。
(1)放电实验法。
放电实验法是最可靠的估计方法,采用恒定电流进行连续放电,放电电流与时间的乘积即为剩余电量。
缺点是需要大量时间;电池进行的工作要被迫中断。
放电实验法不适合行驶中的电动汽车,可用于电动汽车电池的检修。
(2)安时计量法。
安时计量法是最常用的估计方法。
它以安培小时简单计算出从蓄电池输出的能量或者输入蓄电池的能量。
如果充放电起始状态为,那么当前状态的SOC为:
(3)开路电压法。
电池的开路电压在数值上接近电池电动势。
锂离子电池的开路电压与关系的线性度不如铅酸电池好,但其对应关系也可以估计,尤其在充电初期和末期效果较好,常与安时计量法结合使用。
缺点是需要长时静置,以达到电压稳定;静置时间如何确定也是一个问题,所以该方法单独使用只适于电动汽车驻车状态。
(4)线性模型法。
C.Ehret等提出用线性模型法估计SOC。
该方法是基于SOC变化量、电流、电压和上一个时间点值SOC,建立的线性方程:
(5)内阻法。
电池内阻有交流阻抗和直流内阻之分,它们都与SOC有密切关系。
交流阻抗受温度影响大,是对电池处于静置后的开路状态,还是在充放电过程中进行交流阻抗测量,存在争议,所以很少用于实p由于电池是高度非线性的系统,对其充放电过程很难建立准确的数学模型。
神经网络方法具有非线性的基本特性,具有并行结构和学习能力,对于外部激励,能给出相应的输出,故能够模拟电池动态特性来估计SOC。
神经网络法适用于各种电池。
4 结语
电动汽车锂电池管理系统在现有电池基础上达到电池管理系统目标:(1)加强对电池工作少时间能充满电的处理;(2)延长电池的使用寿命;(3)提高估计SOC的准确性。
参考文献
[1] 万刚.中国电动汽车的现状和发展[J].中国环保产业,2003(2):30～33.
[2] 曹秉刚.中国电动汽车技术新进展[J].西安交通大学学报,2007(1).
[3] 廖晓军,何丽萍,钟志华,等.电池管理系统国内外现状及其未来发展趋势[J].汽车工程,2006(10).。