2010

年

图 1 电池管理系统的组成

图 1。针对电动汽车电池管理系统而言，又以前端数据采
集、电池均衡管理、SOC 电量计量、实时通信以及电池绝
缘监测最为关键。

前端数据采集

像其他电池应用领域一样，在电动汽车系统中，前端

数据采集是整个电池管理系统的基础和关键，尤其是对
于锂电池而言，采集的精度和速度对电池的使用寿命乃
至整个系统的安全可靠运行至关重要。采集的数据主要
包括：各电芯电压值、总电压值、充放电电流值以及温度信息。

1． 1

电压的测量

在电压采集中主要关心的是电芯电压的采集精度和采集速度，采集精度决定了电池管理系统是否能够

在过放、过充保护点准确地保护电池；采集速度决定了是否能在过充、过放保护点快速的实行保护；另一个需
要解决的问题是电压的共地问题

［4］

。

1． 2

电流的测量

电池组充放电电流的精确测量对于充放电过流保护以及电池组剩余电量的估计具有极为重要的意义。

在不同的应用场合会对电流测量有不同的要求，大电流充电、大电流放电以及涓流充电都会遇到，因此要求
电流测量在较宽测量范围内保证一定的精度。

1． 3

电池温度的测量

电池的性能受温度的影响很大，研究温度对电池工作状态的影响具有十分重要的意义，因此温度的测量

也是优化电池管理系统的重要内容。目前典型的测温方法包括：热敏电阻（包括铂电阻）、模拟式半导体传
感器、数字式半导体传感器。

均衡管理

电池在串接使用时，由于电池质量、批次等自身的原因以及在使用过程中个别电芯的损坏，使得电池组

在长期使用后，各电芯的容量会有差异，在无均衡管理的情况下，这种差异会随时间变得越来越大，造成在同
样电流情况下，容量大的电芯处于浅充浅放状态，电芯容量衰减缓慢，有更长的使用寿命；而容量小的电芯总
是处于过充过放状态，电芯容量衰减加快，寿命缩短

［5］

。

由于电池组的寿命是由最差电芯寿命决定的，从而

导致电池组整体寿命随之下降

［6］

。

作为减小电池组内电芯不一致性的有效方法，均衡充电得到了较为深入的研究，国内外都出现了一些巧

妙的均衡充电方案。均衡方案一般分为两类：一类是耗散型均衡方案，这种方案通过电池管理系统上的电
阻，消耗电压过高电芯的能量达到平衡电池组内各电芯容量的目的

［7］

，该方案适合于低功率应用场合，如电

动自行车、电动工具等；另一类是非耗散型均衡方案，非耗散型均衡方案采用电容或电感做为储能原件，利用
常见的电源变换电路作为拓扑基础，采取分散或集中的结构，实现单向或双向的充电方案，常见方案包括：利
用电力电子变流技术均衡方案、开关电容均衡方案，其中变流技术均衡方案又包括：分散式直流变换均衡方
案、集中式均衡变换器方案以及分流器均衡方案等

［8 － 12］

，非耗散型方案适应于大功率应用、高充放电倍率的

场合，尤其适用于电动汽车的应用。

SOC

电量计量

SOC

电量计量对于任何使用电池的系统来说都具有实际的意义，其最重要的功能是提醒使用者电池还

剩下多少能量，以便用户做出相应的处理措施。美国先进电池联合会（ USABC）在其《电动汽车电池实验手