摘要 随着世界汽车数量的增加，环境和能源问题日益突出。电动汽车无疑将成为解决能源和环境问题的办法之一。电池管理系统作为电动汽车的三大关键技术之一，实时检测和管理整个动力电池，它是一个电动汽车研究的核心内容。 关键词 电动汽车；电池管理；关键技术
前言
电动汽车在国民经济中所占的比例并不是非常高。但它符合国家节能环保的趋势，极大地促进了短途交通的发展，主要能节约能源和保护环境，在国民经济发展中发挥着重要作用。电动车分为交流电动汽车和直流电动汽车。一般来说，电动汽车是以电池为能源的，通过控制器、电动机等部件，将电能转换为机械能运动，从而控制电流大小，改变车辆的速度。第一辆电动汽车是1834制造的，它是由直流電动机驱动的。今天，电动汽车发生了巨大的变化，种类也多种多样。
1 电动车电池的演变过程
1860，法国人发明了一种用铅作为电极的电池。这种电池的特点是可以充电，可以重复使用，所以被称为“铅酸蓄电池”。因此，大多数电动车现在安装铅酸电池，因为铅酸电池成本低，成本效益高。同时，也还有一些其他使用锂电池的电动车电池。铅蓄电池（密封可充电电池）是普通的可充电电池，除了锂电池外，铅酸蓄电池也是非常重要的电池系统。但体积和重量一直未能得到有效的改善，所以最常用的仍然是汽车、摩托车。改进后的铅酸电池是大的，新采用的高效氧复合技术实现水的再利用，从而完全密封，没有水浪费，使“自由水”的电池寿命长达4年（单电极电压2V）[1]。铅酸蓄电池的优点是放电时电动势稳定。缺点是它比能量（单位重量，存储能量）小，而且对环境有腐蚀性。该铅蓄电池工作电压稳定，温度范围宽，电流使用范围广泛，充放电周期多，贮存性能好（特别适用于干荷存储器），成本低廉，应用广泛。正常情况下，铅蓄电池不应过度放电，否则会使活性物质与硫酸铅晶体混合在一起形成一个小的体形，这不仅增加了电阻，而且在充电时很难恢复，直接影响电池的容量和寿命。铅酸蓄电池的充电是放电的逆向过程。 当温度在200度以上时，电解液开始分解产生可燃气体。分解的气体和氧气反应剧烈，导致热量失去控制。充电温度小于0，导致金属锂沉积在碳负极上，从而降低电池的循环寿命。在极低的温度下，电池的负极导致短路。如果电压过低或电池放电，相变会导致电池崩溃， 影响电池的性能。甚至会使负极芯片溶解在电解液中。极端过量排放也会导致电解质还原和产生易燃气体，从而造成潜在的安全风险。过高的电压和过度充电会破坏阳极，导致大量的热量产生。它还导致锂沉积在负极上，加速容量损失，并导致内部短路和其他安全问题，如电池电压为4.5V时，与电解液发生分解。有许多类型的电动汽车用电池，动力电池广泛应用于一般的LMO，LFP，NCM、NCA与碳负极材料正极材料，同时，公司还开发了提高电池的续航里程、快速充电能力。使得每个电池工作在操作范围内，以避免电池的过充电、过放电和热失控。单个核心的容量很低，需要将许多核心集成到模块和包含多个模块的电池系统中。通常，电池系统包含数百个甚至数千个核心。BMS在保持核心工作在适当的范围内起着重要的作用。
2 电池管理系统的关键技术
2.1 监控系统
电池管理系统的基本结构
一般来说，电池组中的每一个电池电压都需要被收集起来进行安全监控。不同的系统对信息
的精度也有不同的要求。对于LMO / LTO电池单体的电压采集精度仅为10 mV；对LiFePO4/C电池的单体电压采集精度需要1mv。然而，单个电池的电压采集精度大部分只能达到5mv[2]。电池系统中有很多信号，且电池管理系统通常是分布式的。在信号采集过程中，不同的控制板信号之间会出现同步，这将对实时监控算法产生影响。在设计BMS时，需要信号的采样频率和同步精度，而电池温度估计是其他状态估计的基础。
温度对电池的性能有很大的影响。目前只能测量电池的表面温度，然后用热模型估计电池的内部温度。电池的热管理是根据估计的结果进行的。其中估算方法有SOC算法，且主要分为单一SOC算法和多种单一SOC算法融合算法。单芯片SOC算法包括电流时间积分法、开路电压法、开路电压法等，电池模型估计了基于SOC的另一种电池性能估计方法。融合算法包括简单校正等方法。
2.2 模型建立
基于卡尔曼模型的电池模型SOC估计是准确可靠的，因而现在是主流方法。他指的是当前电池性能与常规设计指标之间的偏差。目前，估算方法主要分为耐久性实证模型的估计方法和基于蓄电池的参数辨识方法模型，据估计的结果这可以很容易地被认为是电池的最大可用功
率。其次，常用的软件估计方法可分为两类，基于电池图法和基于动态方法。RE在实际车辆里程估计中的应用更直观。故障诊断是保证电池安全的必要技术之一。
BMS功能是监视电池状态，建立电池状态、保护电池、报告数据、平衡，等等。保护核心和电池无损伤；使电池在适当的电压和温度范围内工作；电池在正确的条件下运行后，以满足车辆的需要。而对电池参数检测主要包括总压、总电流、单体电压检测、温度检测、绝缘检测、碰撞检测、阻抗检测、烟雾检测等。在线诊断主要有故障包括传感器故障、网络故障、电池故障、电池过充和过放电。过流、绝缘故障等。在单体电压测量的困难：在电池系统中有许多串联的电池，因此需要多通道电压来收集电池电压。每个电池的电压可能会不同，这给硬件电路设计带来困难。
3 结束语
随着越来越多的人开始意识到环境保护的重要性，使得更多的人慢慢关注到了我们日常使用的电池上面。因为电池的使用已经渗透到日常生活的各个方面了，但是人们对于电池的有效管理和合理使用还是不太清楚。因而今后，进一步对电动车的电池管理系统进行研究，提出改进的方法是必要的。
参考文献
[1] 黄勇，陈全世，陈伏虎.电动汽车电气绝缘检测方法的研究[J].现代制造工程，2015，（04）：93-95.
[2] 乔国艳.电动汽车电池管理系统的研究与设计[D].武汉：武汉理工大学，2016.
胡银全（1978-），男，重庆市沙坪坝区人；毕业院校：重庆大学，专业：电气工程，学历：博士研究生，现就职单位：重庆工程职业技术学院副教授。研究方向：电力电子与电力传动、电机调速及其数字控制技术、电动汽车驱动控制、动力电池充放电及容量检测。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议