关于国内外锂离子电池管理系统的现状分析

　　摘要

: 在当前我国的能源与环境形势下,电动汽车是适应节能环保要求、满足家庭日常通

勤需要、具有广阔市场前景的纯电动车辆

,而电池作为其最重要的动力源,对于车辆的使用性

能和安全性等有着重要的影响。本文结合微型电动汽车的使用情况

,对国内外锂离子电池管

理系统的现状进行了简要的分析。

 

　　关键词

: 微型电动汽车锂离子电池电池管理系统 

　　

 

　　容量、比功率和峰值功率、快速充电、寿命、价格等是衡量蓄电池质量的几项指标。目前

,

价格低廉的铅酸蓄电池广为国内电动车和电动自行车使用

,但其比能量、比功率相对较低,电

池的寿命也相对较短。在要求更高的微型电动车上

,一般采用更高性能、安全和环境友好的锂

离子电池

,这种电池在续驶里程、功率表现和电池寿命上为车辆提供了更好的保障。然而,尽管

采用了各方面性能都较为优秀的锂离子电池

,但现有的车用锂离子电池在随车使用中依然存

在一系列的问题

,最突出的表现就是:电池在运行过程中无法及时准确地预测与监控其状态,

电池经常出现过充、过放、过热等情况

,这些情况不仅损害了电池本身的寿命,而且造成车辆使

用者成本的增加

,严重的还将造成车辆停驶、损坏甚至烧毁爆炸等极端危险的情况。为了保护

任意车辆工况下电池的安全性

,同时将电池的实时参数反馈给车辆控制器,需要建立锂离子电

池管理系统

,该系统是保证电池正常运行、保护电池寿命和驾乘人员安全的必要一环。 

　　电池管理系统的主要任务是

:对电池的电压、电流、温度等参数进行采集、记录和传输,并

限制这些参数在一定的区间内。除此之外

,还需要通过一定的算法,得到电池的剩余容量 SOC,

并反映给车辆控制器

,对其作必要的限制。SOC 的监控可以更大程度上发挥电池能力,也可以

更好地保护电池工作在安全区域。因此

,电池管理系统的设计对于确保微型电动汽车正常运

行、保护驾乘人员安全有着重大的意义。电池管理系统工程化和产业化也是降低微型电动汽
车成本、提高产品市场竞争力的重要任务。

 

　　当前国内外针对电池管理系统的研究主要有以下几个特点

: 

　　第一

,绝大部分现存电池及其管理的研究文献的对象是混合动力汽车,而面向微型纯电动

轿车用电池的锂离子管理系统的研究还不多见。混合动力和纯电动车辆对所用电池在多个方
向上存在明显不同的使用要求。混合动力车辆用电池管理主要着眼于电池和其他动力源在车
辆使用中的能量管理策略和动态协调问题

;而微型纯电动车辆的电池管理系统的重点在于电

池本身的安全保护、性能提高

,以及电池参数和整车的通讯过程,这样的差别使得纯电动微型

车用电池管理系统的研究具有一定的独特性。

 

　　第二

,在国内外电池管理系统的研究中,关于是否监测电池的剩余容量 SOC 存在不同的

看法。许多采用铅酸电池的低档车辆没有监测电池的剩余容量

SOC,而仅用电池的端电压表

现来判定电池的情况。这种做法的主要问题在于

:电池的端电压受瞬时电流的影响非常严重:

大电流冲击下的端电压骤降现象非常明显

,二小电流下的端电压下降速率在初始阶段却可能

非常轻微。同时

,电池一段较大电流放电结束后,端电压反而会出现上升的情况,这就造成电池

端电压在放电过程中的变化不单调

,电池的剩余容量 SOC 和电池端电压表现不存在一一对

应的关系

,于是仅依靠电池的端电压监控无法完整得到电池的状态。 

　　第三

,国内外在 SOC 的估计算法上已经存在较为多样的方法。其中,比较重要的方法有以

下几种

: 

　　

a.安时积分方法 

　　安时积分方法是蓄电池

SOC 在线估计的最常用方法,丰田公司 Prius、本田公司的电动汽

车

EVPlus,通用大宇的电动汽车 DEV5 使用的都是安时积分法。安时积分方法能够基本满足

电动汽车电池组

SOC 估计的需要,但是精度还需提高。