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)開展的問題。電動汽車的應(yīng)用前景廣闊。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，電池的問題表達(dá)在兩個方面。其一是動力電池比能量不高，影響電動汽車?yán)m(xù)駛里程的要求，價格太高直接影響電動汽車的初始本錢；其二是電池的性能差，使用壽命低影響電動汽車的使用本錢。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 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) 的正常工作會使電池模塊的性能得以充分發(fā)揮，減少電池模塊故障，延長電池 模塊的使用壽命，增加電動汽車的使用平

2、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(dāng)重要的技術(shù)措施，可以稱為電動汽車電池的“保護(hù)神，它起到了對電池性能的保護(hù)、防止個別電池的早期損壞、有利于電動汽車的運(yùn)行，并具有各種警告功能等1。由于它參加電池箱電池模塊的監(jiān)控工作使電動汽車的運(yùn)行、充電等功能與電池的有關(guān)參數(shù)電流、電壓、阻、容量嚴(yán)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功能。各種電池模塊雖然有構(gòu)造和性能上的差異，但它們都具備一些一樣或相似的功能。典型的電池能量管理系統(tǒng)應(yīng)具備如下功能：對能量

3、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(jìn)展計算，最終給出該電池箱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,以便決定如何行駛.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(bǔ)充電量防止半路拋錨。對電池工作狀態(tài)的監(jiān)測與控制功能電池能量管理系統(tǒng)按電池箱安裝的傳感器提供的信號對電池進(jìn)展管理。一般情 況下，電池箱有溫度傳感器及電壓、電流和阻的測量值。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控制的指令信號，將測 得的溫度值與事先設(shè)定的溫度值進(jìn)展比擬，決定對電池冷卻與否。 電動汽車能源是很珍貴的，應(yīng)盡量采用節(jié)能元

4、件，所以電池箱的冷卻風(fēng)扇一般都是采用分 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(fēng)扇。當(dāng) 第一級風(fēng)扇工作后尚不能到達(dá)要求的溫度時，第二級冷卻風(fēng)扇才參與工作，加 強(qiáng)冷卻。此時電池箱的溫度如果還不能到達(dá)要求的工作條件，溫度繼續(xù)升高已 到達(dá)影響電池模塊的正常工作條件，為保護(hù)電池模塊不受損壞，能量管理系統(tǒng) 會發(fā)出停頓電池模塊供電的指令，強(qiáng)行車輛停駛。當(dāng)電池在充電狀態(tài)下，能量 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(jìn)展檢測分析，將檢測的數(shù)據(jù)在車輛停駛，充電之前“通知充電機(jī)，即“車與機(jī)的對話。告訴充電機(jī)，電池組的工作狀態(tài)及每只電池

5、的技術(shù)狀態(tài)，“落后電池和“先進(jìn)電池性能差異。此時充電機(jī)應(yīng)當(dāng)采用什么樣的充電模式給電池充電，才能到達(dá)給電池充足，性能好的電池不能過充，而性能差的電池又能充足，保證整車能量的供給。在放電過程中保證性能差的電池不能過放，這一點(diǎn)應(yīng)當(dāng)是電池能量管理系統(tǒng)最重要的功能之一。DCDC、DCAC 轉(zhuǎn)換功能如果車輛安裝輔助電池，電池能量管理系統(tǒng)應(yīng)能控制動力電池隨時給輔助電池模塊充電，保證輔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(dāng)應(yīng)用異步電機(jī)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(yùn)行。解決性能一致性的保護(hù)功能如果在電池箱的線路裝置了由于電池性能一致性偏差引起某個

6、電池性能變化很大，到達(dá)影響系統(tǒng)工作，或該電池受到損壞威脅時，兩個電池之間有旁通線路并有控制模塊時，電池管理系統(tǒng)應(yīng)指令模塊功能啟動，進(jìn)展補(bǔ)償，又能保證系統(tǒng)在偏低電壓狀態(tài)下維持工作以便維修。對電池模塊的冷卻和排除充電時產(chǎn)生的氫氣電池箱的冷卻風(fēng)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除電池箱外，防止氫氣聚集引起爆炸的可能性。監(jiān)測記錄控制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(jìn)展監(jiān)測， 并對有關(guān)參數(shù)做記錄，存或進(jìn)展提示、警告或指令停車、停機(jī)充電，即對過壓、過流、欠壓、絕緣等提出警示、警告與控制功能。 三、使用電池能

7、量理系統(tǒng)必備的條件電池能量管理系統(tǒng)是對電池箱電池模塊的工作進(jìn)展管理， 我們認(rèn)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)具備一定的條件才能發(fā)揮其功能，否那么會帶來不可預(yù)見的后果。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、可靠性和工的穩(wěn)定性大家都知道汽車是一種設(shè)計很緊湊的機(jī)-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-卸很不方便，不能隨時進(jìn)展拆卸。所以要求應(yīng)用的電池具有極好的使用壽命和可靠性，使其減少維護(hù)的頻次、減少拆卸電池的次數(shù)給安裝電池能量管理系統(tǒng)

8、創(chuàng)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、可靠性很差，電池模塊在工作中的性能難于進(jìn)展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(dāng)是免維護(hù)電池電池應(yīng)當(dāng)是免維護(hù)的或維護(hù)周期長的少維護(hù)電池。否那么的話在電動汽車上能應(yīng)用。原因除第一點(diǎn)談到的以外，如果應(yīng)用于開口電池除加液費(fèi)時，工作量大以外，工作時電解液的外溢、外滲對周圍環(huán)境污染嚴(yán)重，影響環(huán)境，有時會破壞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

9、到控制電池充電后期排出的氣體以氫為主應(yīng)能得到控制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是一種不平安的因素，不能集存，必須排除。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，集中排除電池箱外而擴(kuò)散至平安處；2是在箱用強(qiáng)制的氣流加以驅(qū)趕排除電池箱外。3.1.4電池性能的一致性到達(dá)控制要求電池能量管理的控制參數(shù)是由電池箱參與工作的電池模塊采樣的，而控制參數(shù)并非每個電池都要采樣，否那么參數(shù)量 很大，不便管理，難于安裝。一般都在電池箱不同區(qū)域里采取最有代表性的電 池模塊，某些性能參數(shù)比方溫度作為控制參數(shù)，在經(jīng)過計算比照后發(fā)布控 制執(zhí)行指令，執(zhí)行各種控制功能，所以說被選擇采樣電池模塊的性能參數(shù)量值 這時發(fā)出的指令不具備合理性，達(dá)不到對電池箱電池模塊的能量管理的目的。 比方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控制參數(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一致性差異必須在一定的圍之，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。電池模塊用的電池箱 3.2.1電池箱的要求為到達(dá)對電池進(jìn)展能量管理的目的，電池模塊必須裝在一個箱，該箱應(yīng)具備一定條件：1電池箱必須是密封的。除必需的通風(fēng)孔外均不能與大