摘要：伴随社会的发展，人类文明发展过程中对于生态环境的重视程度越来越高，在高新技术成果的推动之下，新能源汽车应用而生。电动汽车成为能源危机背景下汽车转型的重要方向，我国对于电动汽车的研究已经经历了十多年的发展历程，相关部门对电动汽车的重视程度逐渐加强，投入了大量的人力物力财力，希望能够早日实现电动汽车的自主研发。电池管理系统是电动汽车的核心技术，也是现阶段制约我国电动汽车技术水平进一步提升的瓶颈，所以如何基于现有成果展开未来的研究，推动核心技术的进步成为相关领域重点关注的话题。因此，电动汽车电池管理系统（BMS）的研究具有重要现实意义。
关键词：电动汽车；电池；管理系统
近年来，我国一直致力于发展电动汽车产业，政府和企业对电动汽车产业的支持和投入也在不断增长。随着电动汽车技术愈发成熟，其技术瓶颈也开始显现，其中动力电池的安全性和续航性制约着电动汽车产业的发展。动力电池的安全性和续航性主要取决于两大因素：一方面由其电池自身的品质决定，另一方面，电池管理系统（BMS）也起到了至关重要的作用。
1动力电池管理系统简述
动力电池管理系统（BMS）通常对单体电压、总电压、总电流和温度等进行实时监控采样，并将实时参数反馈给整车控制器。动力电池管理系统除了对电池性能参数进行监控、实施电性能管理以外，还具有以热管理为主的应用环境管理，实施对电池的加热和冷却，确保电池的良好应用环境温度以及温度场的一致性。若动力电池管理系统发生故障，就失去了对电池的监控，不能估计电池的荷电状态，容易造成电池过充、过放、过载、过热以及不一致性问题的增加，影响电池的性能、使用寿命甚至行车安全。
2电池管理系统结构简
BMS的主要任务是保证电池使用安全；提高电池利用率；延长电池的使用寿命；对单体电池进行检测，防止过充和过放；为用户提供电池的各种状态信息。电池管理系统的主要功能包括：①数据采集；②电荷状态估计；③均衡管理；④热管理；⑤数据通讯。BMS系统是以处理器为核心的控制系统，它由处理器、传感器、执行器三部分组成，通过安装在电动汽车中的各种传感器，BMS可以获得各种信息：电动汽车在运行时电池组的电压V、电流ID、温度t、剩余电量M和充电状态下的充电方式以及充电电流IC等并反馈给驾驶者，这些信息也可以传给处理器，通过数据处理，用来监测故障并发出各种警示信息和操作指令，使得电动汽车在安全的环境或者是在最优化的状态下运行。BMS系统还能够解决和处理电池组中单体电池长久使用过程中产生的不一致性，实时监测和有效管理电动汽车的电池包的各个单体电池，均衡各块电池，使得电池的使用性能和使用寿命实现最优化和最大化。BMS系统功能的完善与否和它的性能优劣直接决定电动汽车整个电池组的使用效率和使用寿命的长短。BMS结构如图1所示。
3电池管理系统的研究现状
3.1国外进展
国外较典型的BMS及功能特点如下：①EV1BMS的功能和特点包括：单电池的电压监测；分流采集电池组的电流；过放电报警系统；高压断电保护；电量里程预算等；②SmartGuard系统的主要特征是采用分布式的方式采集电池的温度和电压。主要功能包括：自动过充电监控；记录电池历史数据；提供最差单体电池的信息等；③BatOpt系统是一个分布式系统，包括中心控制单元（MCU）和监控模块。监控模块通过twowire总线，向MCU传输每个电池工作信息，MCU在收集信息后，对电池进行优化控制；④BADICOaCH系统的主要特点：使用一非线性电路来测量每个电池单元的电压，并通过一条信号线将各个单体电池电压传输给系统；显示最差单体电池的SOC；存储历史充放电周期的数据，并且通过这些数据判断电池的工作状况，快速检索电池错误使用情况等；⑤BATTNIANBMS强调不同型号动力电池组管理的通用性，其最大特点是：通过改变硬件的跳线和在软件上增加选择参数的方法，来管理不同型号的电池组。
3.2国内进展
我国在“十五”期间设立电动汽车重大研究项目，积极推进BMS研究、开发和工程化应用，取得了一系列的成果和突破，与国外水平较为接近。目前主要是一些高校依托自己的科技优势，联合一些大的汽车生产商和电池供应商共同进行了如下研究：①电池动态参数采集的稳定性和精度的提高；②车载电池SOC的估测；③电池模型的研究；④电池组均衡控制的研究；⑤BMS与充电机进行CAN通讯，实现协调控制和优化充电；⑥车载电池组箱体空间和机械结构设计及合理的散热控制；⑦电池故障分析与在线报警、BMS自检及处理。
4电池管理系统的发展方向
与传统内燃机车相比，电动汽车发展时间还较短，许多技术还不成熟。电池管理系统作为电动汽车关键技术之一，尽管近些年来有了很快的提升，也有很多投入了实际的运用，但是现在的电池管理技术仍然有许多要改良和完善的地方。①SOC描述电池的剩余荷电数量，是电池使用过程中的重要参数。同时SOC的预测精度又被电池状态非线性的变化所影响。如何根据采集的每块电池的电压、温度和充放电电流的历史数据，建立每块电池剩余能量的较精确的数学模型，即准确估测电动汽车蓄电池的SOC状态仍将是后期研究的重点。②电池管理系统中的动力电池组是由多个单体电池串联组成的电池模块，由于动力电池组中单个电池容量的不一致，通过若干次充放电循环后电池组会失衡，严重影响动力电池组的效率与安全。如何采用均衡充电予以补偿，保持每个电池容量的相对一致，设计出低成本的电池均衡系统是电动汽车是否能够产业化的重要因素。③对动力电池的安全管理也是电池管理系统的重要研究课题之一，关系到电动车能够得到消费者信赖的最关键因素。安全管理除了电池组热管理技术和对系统异常报警技术外，同时还需要加强对异常情况的及时处理，如充放电突然增大或电池损坏。④目前的很多国内外比较成型的BMS是针对某一类电池设计的，效果比较好，但运用到其他类型的电池上效果就没那么好了。因此，研究更具有通用性的BMS已经成为目前的发展方向。
结语
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.
[3]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.
论文作者:王立,王锟,孙珂佩
论文发表刊物:《河南电力》2018年12期
论文发表时间:2018/12/4
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