電動汽車的電池管理系統(tǒng)

1、電動汽車中的電池能量管理系統(tǒng)一、前 言   電動汽車的應(yīng)用有效地解決了能源和環(huán)境可持續(xù)進展的問題。電動汽車的應(yīng)用前景寬敞。但電動汽車尤其純電動汽車的應(yīng)用遇到了動力電池的難題，電池的問題體現(xiàn)在兩個方面。其一是動力電池比能量不高，影響電動汽車續(xù)駛里程的要求，價格太高直接影響電動汽車的初始成本；其二是電池的性能差，使用壽命低影響電動汽車的使用成本。電動汽車用的電池使用中其性能發(fā)揮得如何，除與電池模塊自身性能有關(guān)外，與其應(yīng)用的電池能量管理系統(tǒng)的功能有著親密的關(guān)系，尤其是電池模塊質(zhì)量不太抱負的條件下，應(yīng)用功能完備的電池能量管理系統(tǒng)其作用就更加突出。借助電池能量管理系統(tǒng)的正常工作會使電

2、池模塊的性能得以充分發(fā)揮，削減電池模塊故障，延長電池模塊的使用壽命，增加電動汽車的使用平安感。因此，電動汽車電池能量管理系統(tǒng)的應(yīng)用備受電動汽車設(shè)計者和使用者的重視。 二、電動汽車電池能量管理系統(tǒng)的功能   電動汽車，尤其是純電動汽車中的電池能量管理系統(tǒng)是該車的一種相當重要的技術(shù)措施，可以稱為電動汽車電池的“愛護神”，它起到了對電池性能的愛護、防止個別電池的早期損壞、有利于電動汽車的運行，并具有各種警告功能等1。由于它參與電池箱內(nèi)電池模塊的監(jiān)控工作使電動汽車的運行、充電等功能與電池的有關(guān)參數(shù)（電流、電壓、內(nèi)阻、容量）緊密相連和協(xié)調(diào)工作。它有計算，發(fā)出指令、執(zhí)行指令和提出警告的

3、功能。各種電池模塊雖然有結(jié)構(gòu)和性能上的差異，但它們都具備一些相同或相像的功能。典型的電池能量管理系統(tǒng)應(yīng)具備如下功能：2.1  對能量的檢測功能 電動汽車在行車過程中，該系統(tǒng)能隨時對車輛的能耗進行計算，最終給出該電池箱內(nèi)電池模塊剩余的電池能量值，并通過剩余能量計將數(shù)據(jù)顯示出來，使駕駛?cè)藛T知道車輛的續(xù)駛里程,以便打算如何行駛.在能量允許的條件下使車輛行駛到具有充電功能的地方，補充電量防止半路拋錨。 2.2  對電池工作狀態(tài)的監(jiān)測與把握功能   電池能量管理系統(tǒng)按電池箱內(nèi)安裝的傳感器供應(yīng)的信號對電池進行管理。一般狀況下，電池箱內(nèi)有溫度傳感器

4、及電壓、電流和內(nèi)阻的測量值。由于溫度的變化對其他參數(shù)都有影響，所以一般都以電池模塊的溫度來做為把握的指令信號，將測得的溫度值與事先設(shè)定的溫度值進行比較，打算對電池冷卻與否。  電動汽車能源是很貴重的，應(yīng)盡量接受節(jié)能元件，所以電池箱內(nèi)的冷卻風扇一般都是接受分級參與工作。這樣能做到在保證電池性能的條件下盡量使用小排量的風扇。當?shù)谝患夛L扇工作后尚不能達到要求的溫度時，其次級冷卻風扇才參與工作，加強冷卻。此時電池箱內(nèi)的溫度假如還不能達到要求的工作條件，溫度連續(xù)上升已達到影響電池模塊的正常工作條件，為愛護電池模塊不受損壞，能量管理系統(tǒng)會發(fā)出停止電池模塊供電的指令，強行車輛停駛。當電池

5、在充電狀態(tài)下，能量管理系統(tǒng)會強令充電機停止充電而不損壞電池，由修理人員進行檢測排解故障。2.3  保證充電功能   電池能量管理系統(tǒng)隨時參與整車檢測工作，檢測電池的工作狀態(tài)，尤其對每只電池的技術(shù)狀態(tài)進行檢測分析，將檢測的數(shù)據(jù)在車輛停駛，充電之前“通知”充電機，即“車與機”的對話。告知充電機，電池組的工作狀態(tài)及每只電池的技術(shù)狀態(tài)，“落后”電池和“先進”電池性能差異。此時充電機應(yīng)當接受什么樣的充電模式給電池充電，才能達到給電池充分，性能好的電池不能過充，而性能差的電池又能充分，保證整車能量的供應(yīng)。在放電過程中保證性能差的電池不能過放，這一點應(yīng)當是電池能量管理

6、系統(tǒng)最重要的功能之一。 2.4 DCDC、DCAC轉(zhuǎn)換功能   假如車輛安裝幫助電池，電池能量管理系統(tǒng)應(yīng)能把握動力電池隨時給幫助電池模塊充電，保證幫助電池模塊的供電功能即DCDC的轉(zhuǎn)換功能，保證低壓系統(tǒng)的正常工作。當應(yīng)用異步電機時，電池能量管理系統(tǒng)尚有DCAC的轉(zhuǎn)換功能保證電動汽車的正常運行。 2.5  解決性能全都性的愛護功能   假如在電池箱的線路內(nèi)裝置了由于電池性能全都性偏差引起某個電池性能變化很大，達到影響系統(tǒng)工作，或該電池受到損壞威逼時，兩個電池之間有旁通線路并有把握模塊時，電池管理系統(tǒng)應(yīng)指令模塊功能啟動，進行補償，又能保證

7、系統(tǒng)在偏低電壓狀態(tài)下維持工作以便修理。 2.6  對電池模塊的冷卻和排解充電時產(chǎn)生的氫氣   電池箱內(nèi)的冷卻風扇有兩種功能，其一是電池模塊的冷卻，尤其是充電過程中參與工作的必要性，其二是將電池模塊充電過程中排出的氫氣排解電池箱外，防止氫氣聚集引起爆炸的可能性。 2.7  監(jiān)測記錄把握功能 在電池工作狀態(tài)下（充、放電）對電池模塊的工作性能、平安性能進行監(jiān)測，并對有關(guān)參數(shù)做記錄，內(nèi)存或進行提示、警告或指令停車、停機（充電），即對過壓、過流、欠壓、絕緣等提出警示、警告與把握功能。 三、使用電池能量管理系統(tǒng)必備的條件   

8、電池能量管理系統(tǒng)是對電池箱內(nèi)電池模塊的工作進行管理，我們認為電池能量管理系統(tǒng)并非一種專用儀表而是一個系統(tǒng)，也不是什么樣的電池箱都能應(yīng)用電池能量管理系統(tǒng)，它應(yīng)具備肯定的條件才能發(fā)揮其功能，否則會帶來不行預見的后果。 3.1  電池模塊方面的要求 3.1.1  電池模塊應(yīng)具備足夠的使用壽命、牢靠性和工作的穩(wěn)定性  大家都知道汽車是一種設(shè)計很緊湊的機-電體化的產(chǎn)品。電動汽車的緊湊性更加突出、電動汽車給安裝電池箱留有的空間有限，有時會造成接近性很差，加上電池質(zhì)量很大，拆-卸很不便利，不能隨時進行拆卸。所以要求應(yīng)用的電池具有極好的使用壽命和牢靠

9、性，使其削減維護的頻次、削減拆卸電池的次數(shù)給安裝電池能量管理系統(tǒng)制造條件。電池能量管理系統(tǒng)一個重要的功能是對剩余能量的計算，如應(yīng)用的電池性能不穩(wěn)定、牢靠性很差，電池模塊在工作中的性能難于進行SOC的估算，另外各種變化條件（溫度、濕度、放電條件等）對電池模塊的影響都造成對SOC影響，所以從剩余能量估算角度分析要求電池模塊的性能要穩(wěn)定。 3.1.2 電池應(yīng)當是免維護電池   電池應(yīng)當是免維護的或維護周期長的少維護電池。否則的話在電動汽車上不能應(yīng)用。緣由除第一點談到的以外，假如應(yīng)用于開口電池除加液費時，工作量大以外，工作時電解液的外溢、外滲對四周環(huán)境污染嚴峻，影響環(huán)境，有時會破壞

10、電動汽車整車的電絕緣限值，影響車輛的使用壽命和使用平安。 3.1.3  電池充電后期排出的氣體應(yīng)能得到把握   電池充電后期排出的氣體（以氫為主）應(yīng)能得到把握并能集中處理以保證工作平安。各種電池排出的氣體在電池箱內(nèi)是一種擔憂全的因素，不能集存，必需排解。一般有兩種處理方法：（1）是將每只電池的排氣系統(tǒng)串聯(lián)起來，集中排解電池箱外而集中至平安處；（2）是在箱內(nèi)用強制的氣流加以驅(qū)除排解電池箱外。3.1.4  電池性能的全都性達到把握要求   電池能量管理的把握參數(shù)是由電池箱參與工作的電池模塊采樣的，而把握參數(shù)并非每個電池

11、都要采樣，否則參數(shù)量很大，不便管理，難于安裝。一般都在電池箱內(nèi)不同區(qū)域里實行最有代表性的電池模塊，某些性能參數(shù)（比如溫度）作為把握參數(shù)，在經(jīng)過計算對比后發(fā)布把握執(zhí)行指令，執(zhí)行各種把握功能，所以說被選擇采樣電池模塊的性能參數(shù)量值上應(yīng)能代表其他沒被采樣電池模塊的性能，否則的話，它就失去代表的意義。這時發(fā)出的指令不具備合理性，達不到對電池箱內(nèi)電池模塊的能量管理的目的。比如電池箱中電池模塊間的性能差異較大，每個電池模塊都不具備代表整箱電池模塊性能就難以取得可信的把握參數(shù)。所以說，用于電池能量管理的電池模塊其性能間的差異，即電池模塊的間性能全都性差異必需在肯定的范圍之內(nèi)，這樣用哪一個電池模塊作為采樣電池都具備條件，都具有代表性。 3.2  電池模塊用的電池箱 3.2.1  電池箱的要求  為達到對電池進行能量管理的目的，電池模塊必需裝在一個箱內(nèi)，該箱應(yīng)具備肯定條件：（1）電池箱必需是密封的