摘要：随着世界经济的迅猛发展，人们的生活方式正在发生着改变。汽车作为一种便捷的交通工具已经在城市交通工具中占据了主导地位。然而随着能源紧缺、原油涨价以及城市环境污染的日趋严重，传统的燃油式汽车正面临着重大的危机。在这种情况下，车用新能源的开发利用成为业界研究的重要课题。在新能源体系中，电力能源是其中不可或缺的重要组成部分。文章概述了相关内容，分析了电池管理系统主要功能，并就电池管理系统的关键技术展开了研究，望对相关工作的开展有所裨益。
关键词：电动汽车；电池管理系统；电磁干扰
前言：电池管理系统（Battery Management System，BMS）对动力电池的电压、电流和温度进行检测，估算荷电状态（State of Charge，SOC），并对动力电池提供有效保护，是电动汽车重要的电控单元，但是BMS所处的电动汽车整车电磁环境异常复杂。由驱动电机、电机控制器（通常包括PWM 型DC/AC逆变和AC/DC整流电路）和DC/DC直流变换器等组成的整车动力系统工作电压/电流高、功率大、开关频率高，形成较强的电磁干扰，它不仅制约着电动汽车整车电磁兼容的法规通过率，还会影响车内BMS等敏感电器系统的正常工作，对整车的安全可靠运行造成威胁。因此，对电动汽车整车及专用器件的电磁兼容性技术进行研究，具有重要的理论意义和工程价值。
1、电池管理系统主要功能
1.1 电池信息采集功能：采集各电池组工作电压、环境温度、充放电电流等信息，借助采集板总线传递给主控芯片。
1.2 剩余电量估算SOC功能：采集板采集到的电池信息由主控芯片依据一定算法完成对动力电池组剩余电量（StateofCharge，SOC）的估算，为驾驶者提供安全保护和续驶里程参考。
1.3 电气控制管理功能：电动汽车的电池组在充放电过程中，动力电池组很可能会发生过充、电池间电量不均衡、过放等问题，大大影响到电池组的使用寿命、工作效率及将来的安全问题。即使问题发生，电池管理组系统能迅速做出反应，有效执行预定安全措施，如切断充放电回路等，从而保证电池组的正常、安全使用。对于不同电池间电量不一致的问题，在排除电池固有差异外，可以通过搭建均衡电路配合控制算法来实现各单体电池之间的均衡。
1.4 电池安全保护功能：电动汽车电池组安全管理主要负责监控电池在工作过程中是否出现工作异常。一旦发现问题系统应能及时做出应急响应，保证电动汽车电池组的正常运行，防止发生爆炸等危险。
1.5 数据通信显示功能：电池管理系统收集到的电池信息首先被送往电池管理系统BMS主控芯片进行SOC电量估算与均衡控制等处理，再将结果通过CAN总线发送给其他设备使用。同时，电池管理系统BMS通过串口通信将信息显示在上位机，方便驾驶员及维修人员对车辆信息有清晰的掌握和判断。
2、电池管理系统的关键技术
2.1 监控系统
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10mV；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。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不同步，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。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆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。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。
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、电动汽车电池的发展趋势
3.1 常见电池的发展趋势分析
铅酸电池作为一种动力能源在短途公共汽车以及观光车上被广泛的使用，但是这种电池的比能量以及循环次数会受到限制。未来发展过程中，铅酸电池将会向着超级电容量的方向发展，成为一种具有双电层电容器的高比功率电池，电池使用的寿命也会逐渐增强，在市场上的竞争力将会增大。
镍氢电池的比能量以及比功率虽然都比较大，但是这种电池对金属镍和金属钴的使用量较大，制造成本较高，这种电池目前被大量的应用于混合动力车当中。随着锂离子电池的生产和使用，这种电池在电动汽车领域中的应用数量将会逐渐减少并且推出电动汽车行业的适用范围。
锂离子电池是目前市场上电池使用性能最好的能源，同等质量的锂离子电池所含的能量基本上能够占据铅酸电池能量的5倍左右，同时也是镍氢电池能量的3倍。但是锂离子电池的价格以及电池的功率是影响其利用率的主要因素。为了使用中可以利用太阳能从海水中提取大量的锂材料，锂离子具有循环使用的效果，能够在使用过程中有效的解决原材料的需求问题。
3.2 新电池技术的发展
随着电动车电池的研究和发展，未来电动车电池使用中将会出现锂聚合物电池，这种电池一定程度上提高了锂离子电池的稳定性和使用效率，此外，还会出现高能量、低成本并且具有较强环保性的锂硫电池，并且会出现一种工作温差范围较大的固态锂空气电池。这些新型电池技术的出现虽然能够解决现有电池使用中的一些问题，但是要想解决内燃机以及化学电池之间的众多问题，需要将这种新型的电池与其他的辅助性方法现结合使用。
结语：电池管理系统是电动汽车能量管理的重要部分，它提供整车控制策略的重要参数，由于电池管理系统工作于电动汽车恶劣的电磁环境之中，所以提高BMS的抗电磁干扰性能对于保证整车的安全可靠运行至关重要。
参考文献：
[1]简俊鹏.纯电动汽车锂电池管理系统研究与设计[D].江西理工大学，2015.
[2]李伟.电动汽车电池现状及发展趋势研究[J].科技创新与应用.2017（11）.
[3]董霞.电动汽车电池现状及发展趋势[J].城市建设理论研究（电子版）.2017（01）.
论文作者:刘巍,李双
论文发表刊物:《基层建设》2019年第2期
论文发表时间:2019/4/23
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