李菲

摘 要： 霧霾對于人體健康的影響人盡皆知，隨著我國近年來霧霾天氣的大范圍出現(xiàn)，給環(huán)境和人民群眾都帶來了不小的影響，而汽車尾氣的排放，是導致霧霾的主要因素之一。與燃油汽車相對比，純電動汽車可以有效節(jié)約能源，且在不會用到汽油的情況下，幾乎是零排放，這也是目前國家與交通領(lǐng)域大力推廣的主要原因。那么一輛安全高效的純電動汽車就需要一套良好的電池管理系統(tǒng)，來實現(xiàn)對電池的實時狀態(tài)、電壓電流、以及電量等信息進行有效監(jiān)測，保障電動汽車的續(xù)航能力和行駛安全。本文就當前純電動汽車的電池性能與現(xiàn)狀進行分析，對純電動汽車電池管系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)和總體設(shè)計提出建議。

關(guān)鍵詞：純電動汽車 電池管理系統(tǒng) 關(guān)鍵技術(shù) 總體設(shè)計

引 言

動力電池是純電動汽車的主要能源之一，作為整車中的關(guān)鍵部分，它關(guān)系著純電動汽車的整體性能和運行穩(wěn)定，不管是在純電動汽車的研究或是產(chǎn)業(yè)化發(fā)展上，電池管理系統(tǒng)的研究和技術(shù)都是其重點所在，但從目前來說，我國的電池管理系統(tǒng)技術(shù)尚不夠成熟。怎樣延長電池使用壽命、提高電池的安全性能、并對電池能源進行有效利用，是電池管理系統(tǒng)技術(shù)研究與設(shè)計的的關(guān)鍵部分。

一、純電動汽車電池管理系統(tǒng)的功能概述

作為純電動汽車的關(guān)鍵核心，電池管理系統(tǒng)的功能具體可以分為三部分，檢測、管理、和保護。簡單來說，電池管理系統(tǒng)就是對電池本身進行檢測管理，基于微機技術(shù)、自動控制以及檢測技術(shù)等模塊功能，對電池運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測和分析，并能對其精準估算，如電壓、電流、電池溫度等信息，以確保動力電池的安全性與可靠性，使其處于良好的運行狀態(tài)當中，并有效提升電池組的穩(wěn)定性，延長電池壽命。

二、電池管理系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

1、電池狀態(tài)估計

狀態(tài)估計是電池管理系統(tǒng)的核心之一，其功能是根據(jù)各種測量參數(shù)信息對于電池的運行狀態(tài)進行估計，而電池溫度的性能對電池本身的影響比較大，同時也是其它信息參數(shù)估計的基礎(chǔ)。因此，狀態(tài)估計對于電池系統(tǒng)管理的設(shè)計來說，是關(guān)鍵性很高的一項。

2、電池熱管理系統(tǒng)

電池的溫度過高或過低都會導致其壽命快速縮減，目前來講，通常電池溫度的測量僅針對于電池表面，而其內(nèi)部的溫度就需要采用熱模型來進行詳細估計[1]。電池熱管理系統(tǒng)主要包括電池狀態(tài)估計、參數(shù)檢測、充電控制、自動均衡、以及熱管理等多方面功能，通過電池測控、溫度控制等，對電池溫度進行控制與調(diào)節(jié)，使其處于良好的溫度范圍當中。電池熱管理系統(tǒng)是保障電池壽命、性能以及安全的關(guān)鍵。

3、電池組的一致性與均衡

為了滿足純電動汽車的能量需要，一套完整的動力電池組需要數(shù)十到數(shù)千個同樣規(guī)格型號的單體電池不等，而即便是同樣的單體電池也無法保證其性能上的差異，尤其是對于車用電池來說，若生產(chǎn)時不注重其質(zhì)量，控制不夠得當，那么各單體電池間的性能、電壓、荷電量等參數(shù)差異，最終會直接導致動力電池壽命的縮短，甚至影響到電池組的安全。而均衡管理可以在電池組成時進行有效維護，所以對于電池組來說，單體電池組的一致性和均衡管理是項重要并有著不錯效果的關(guān)鍵技術(shù)。

4、安全充電管理

影響電池壽命的主要原因就是充電而導致的，再加上純電動汽車的充電時間比較長，很容易造成電池發(fā)熱等現(xiàn)象發(fā)生，從而影響電池的使用時間以及安全性能。所以，針對純電動汽車快速充電這一問題，仍需進行研究。在確保負極不會出現(xiàn)析鋰的情況下，盡量加強電流，使充電時間得到減少。

5、故障診斷技術(shù)

故障診斷技術(shù)是電池管理系統(tǒng)中的必要技術(shù)，依據(jù)多項檢測法對參數(shù)、狀態(tài)估計、以及實時檢測等進行診斷分析。包括電池組不一致性的差異，也給故障診斷技術(shù)提供了一定的參考依據(jù)。具體可以應用軟件診斷以及硬件診斷兩種，其一計算能力較高，而硬件診斷具備響應快以及可靠性高的優(yōu)勢。因此，故障檢測技術(shù)在電池管理系統(tǒng)當中有著有效的評估價值和重要性。

三、電池管理系統(tǒng)的總體設(shè)計

1、電路設(shè)計

由于單體電池的不一致性，加上不斷循環(huán)充電，嚴重影響動力電池組的壽命和性能。為保障電池性能，提高電池利用時間，應使用均衡電路。動力電池組的均衡電路主要分為能耗型與回饋型兩種。能耗型是指，對于每節(jié)單體電池提供并聯(lián)分支，把電壓較高的電池能量進行分流轉(zhuǎn)移，以達到平衡的目的。反饋型是指，把單體電池間的偏離能量通過能量轉(zhuǎn)換器傳遞到電池組，或者電池組當中的某個單體電池[2]。升壓電路是把開關(guān)電源的直流輸出轉(zhuǎn)換為電池充電所需的電壓和電流，并根據(jù)充電狀態(tài)實時調(diào)整輸出電壓和電流。依據(jù)CPU的控制信號，升壓電路會給電池組供應一定電流，電池的實時狀態(tài)則會通過電壓監(jiān)控電路反應到CPU，它能夠根據(jù)升壓電路來達到對電池整體電流、以及充電電壓的把握控制。憑借均衡電路對單體電池的充電速度與功率進行監(jiān)測調(diào)整，確保電池組的一致性和安全性。

2、主控模塊設(shè)計

主控模快是電池管理系統(tǒng)的控制核心，主要負責包括電壓及電流檢測、熱管理、故障診斷、電池保護、以及均衡控制等多方面。將采集到的電壓、電流和電池溫度等數(shù)據(jù)信息進行接收，并分析處理，根據(jù)診斷使對應的模塊進行調(diào)整，確保電池的整體性能和安全。可采用MPC 5644 A控制器作為內(nèi)核處理器，有著極強的處理能力和運算能力，對于電池管理系統(tǒng)來說基本能夠滿足其所需要求。

3、軟件設(shè)計

系統(tǒng)軟件設(shè)計也是電池管理系統(tǒng)的關(guān)鍵，主要負責其參數(shù)信息計算，比如電池的高低溫度、以及電壓、電流的大小等，有著很重要的分析和控制作用?？刹捎肈 S 2672作為處理芯片，其功能強大，很大一部分工作都能夠自主完成[3]。另外，由于各個模塊功能的不同，在軟件系統(tǒng)設(shè)計當中，應采用分塊設(shè)計，避免設(shè)計任務過多而造成的雜亂和遺漏等現(xiàn)象。

結(jié)束語

基于當前人們對綠色環(huán)境的追求，純電動汽車在未來必將處于可觀的發(fā)展趨勢，而目前純電動汽車發(fā)展的最大障礙，就是其電池性能。電力管理系統(tǒng)涉及面較廣，知識深度強，雖然動力電池的性能和可使用性在不斷增加，但仍有很大的可提升性，因此，針對純電動汽車的電池管理系統(tǒng)仍需進行深入研究。

參考文獻：

[1] 盧蘭光， 李建秋， 華劍鋒，等. 電動汽車鋰離子電池管理系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)[J]. 科技導報， 2016， 34（6）：39-51.

[2] 嚴其艷， 楊立波， 譚漢洪. 電動汽車電池管理系統(tǒng)設(shè)計方案研究[J]. 南方農(nóng)機， 2016， 47（5）：64-65.

[3] 于廣. 電動汽車動力電池管理系統(tǒng)研究與設(shè)計[D]. 山東大學， 2016.