純電動(dòng)轎車用電池管理系統(tǒng)

1、純電動(dòng)轎車用電池管理系統(tǒng)報(bào)告內(nèi)容電池管理技術(shù)的現(xiàn)狀串聯(lián)電池組充電模式成組電池的SOC定義電池組的一致性評(píng)價(jià)體系電池管理技術(shù)的現(xiàn)狀安全性和成組電池的長(zhǎng)壽命是鋰離子電池在電動(dòng)汽車上推廣使用的主要障礙 電池管理相關(guān)技術(shù)亟待解決電池管理技術(shù)的現(xiàn)狀1、安全性和成組電池的長(zhǎng)壽命是鋰離子電池在電動(dòng)汽車上推廣使用的主要障礙 車輛對(duì)電池的高性能要求和鋰離子電池的抗濫用能力較差形成鮮明矛盾 電池管理技術(shù)的相對(duì)落后 車輛要求主要問題電池原理寬工作溫度范圍高倍率充放電擺放集中高溫下充放電性能低溫下充放電性能產(chǎn)生熱量大散熱條件差溫度高熱穩(wěn)定性差電解液氧化產(chǎn)生大量熱熱失控溫度低嵌入能力差鋰沉積內(nèi)部短路產(chǎn)生大量熱熱失控大量

2、成組充分利用電池容量一致性充放電過程中部分電池過電壓電壓過高電解液分解產(chǎn)生大量熱熱失控電壓過低銅析出再次充電可能造成內(nèi)部短路產(chǎn)生大量熱熱失控長(zhǎng)壽命電池容量下降電池內(nèi)阻增加倍率增加使用過程中電池的發(fā)熱量增加電池管理技術(shù)的現(xiàn)狀2、電池管理相關(guān)技術(shù)亟待解決電池管理的職責(zé)有效監(jiān)控電池狀態(tài)優(yōu)化使用電池能量防止電池過充電和過放電延長(zhǎng)電池后面電池管理系統(tǒng)是電池與外部設(shè)備（如充電機(jī)和整車控制器等）連接的紐帶。電池管理技術(shù)的現(xiàn)狀電池管理系統(tǒng)的現(xiàn)狀功能齊備外部參數(shù)（電壓、電流、溫度）檢測(cè)狀態(tài)估算（SOC估算）一致性評(píng)價(jià)以及數(shù)據(jù)分析報(bào)警等功能 對(duì)外通信功能性能不足電池管理技術(shù)的現(xiàn)狀性能不足的原因電池性能的復(fù)雜性跨多

3、學(xué)科多變量影響非線性強(qiáng)耦合 成組電池的一致性電池管理技術(shù)的現(xiàn)狀研究相對(duì)獨(dú)立，各單位之間配合還不深入零部件供應(yīng)商研究重點(diǎn)忽略問題電池生產(chǎn)廠家提高單只電池性能成組應(yīng)用問題電池串并聯(lián)對(duì)電池性能影響車輛工況及對(duì)電池性能要求與電池管理單位密切配合,研究車用電池的使用方法電池管理系統(tǒng)基于電池的外特性監(jiān)控外部物理參數(shù)提高檢測(cè)精度提高系統(tǒng)可靠性與電池的性能的結(jié)合電池內(nèi)部電化學(xué)機(jī)理不同狀態(tài)下的使用方法為電池的使用和狀態(tài)估算提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支持充電機(jī)電機(jī)控制器提高設(shè)備的穩(wěn)定性電路拓?fù)溥x擇控制策略研究將電池看作是一個(gè)整體基于電池端電壓的控制策略電池與普通直流母線的差異電池與普通負(fù)載的差異電池管理技術(shù)的現(xiàn)狀所以在使

4、用過程中基于電池外特性基于單只電池基于鉛酸電池基于小容量電池 對(duì)電池的狀態(tài)進(jìn)行估算和充放電控制。電池管理系統(tǒng)不能為電池的使用提供數(shù)據(jù)支持，不能很好的完成紐帶作用。串聯(lián)電池組充電模式1、充電方法的研究現(xiàn)狀出現(xiàn)了恒壓、恒流、恒壓恒流、變電流間歇充電、脈沖去極化充電、多段恒流及智能充電等充電方法。研究的重點(diǎn)是采用合適的電流控制方法或者電力電子電路，加快充電進(jìn)程和提高充電效率。串聯(lián)電池組充電模式2、主要問題將電池組看作是一個(gè)整體，忽視了電池之間的差異性；忽視了溫度對(duì)電池性能的影響；忽視了老化對(duì)電池性能的影響；忽視了不同類型、廠家、電壓等級(jí)的差異；充電機(jī)的適應(yīng)性差。電池組內(nèi)部分電池存在嚴(yán)重的過充電隱患。

5、加之鋰離子電池的抗過充能力較差，所以充電過程的安全性和長(zhǎng)壽命都無法保證。 串聯(lián)電池組充電模式3、解決方案管理系統(tǒng)和充電機(jī)配合的充電模式工作原理管理系統(tǒng)和電池綁定，形成智能電池包；管理系統(tǒng)與電池廠家密切配合，研究不同狀態(tài)下的使用方法，并嵌入管理系統(tǒng)；充電過程中，管理系統(tǒng)依據(jù)電池的當(dāng)前狀態(tài)和電池的使用方法，得到電池的最大允許充電電流；充電過程中，充電機(jī)依據(jù)管理系統(tǒng)提供的最大允許充電電流，實(shí)現(xiàn)電流的調(diào)整。串聯(lián)電池組充電模式主要優(yōu)點(diǎn)多變量閉環(huán)控制，保障電池使用的安全；增強(qiáng)了管理系統(tǒng)的管理和控制功能；使得充電機(jī)具有更好的適用性和通用性；提高了充電的過程的智能化水平；簡(jiǎn)化了充電工作人員設(shè)置充電參數(shù)等繁瑣的

6、工作。成組電池的SOC定義 1、成組電池的SOC估算現(xiàn)狀將電池組看作是一個(gè)整體，采用與單只電池類似的處理辦法，基于電池組的端電壓，對(duì)電池組的SOC進(jìn)行估計(jì)。2、主要問題沒有考慮電池之間的差異性SOC的含義隨著一致性的變差而逐漸模糊，不能有效的指導(dǎo)電池的使用。成組電池的SOC定義3、解決方案單只電池的SOC定義為： 為電池的最大可用容量 為電池的剩余容量成組電池的SOC定義對(duì)于 只最大可用容量分別為： 當(dāng)前的荷電狀態(tài)分別為 的電池串聯(lián)成組。由于各只電池不可能完全一致，所以勢(shì)必存在一只電池 ，其放電容量在所有 只電池中取得最小值，即：它限制了電池組的最大放電容量，即有： 成組電池的SOC定義由于各

7、只電池不可能完全一致，所以勢(shì)必存在一只電池 ，其充電容量在所有 只電池中取得最小值，即：它限制了電池組的最大充電容量，即有： 成組電池的SOC定義所以，該組電池組的最大可用容量為：可見：電池組的容量與組內(nèi)所有單只電池的容量及SOC密切相關(guān)。當(dāng)i=j的時(shí)候，電池組的容量等于組內(nèi)容量最小的第i（j）只電池的容量；當(dāng)ij的時(shí)侯，電池組的容量比最小單只電池的容量還要小。成組電池的SOC定義所以 成組電池的SOC定義為 成組電池的SOC定義當(dāng) 時(shí)，可簡(jiǎn)化為： 電池組的一致性評(píng)價(jià)體系1、現(xiàn)有方法：基于各單只電池之間的外電壓差異對(duì)電池組的一致性進(jìn)行評(píng)價(jià)；并提出了涓流充電、電阻旁路放電、開關(guān)電容、電力電子變換

8、技術(shù)等多種均衡方案;均衡的目標(biāo)也是實(shí)現(xiàn)電池之間的外電壓差異小于限制值;使用均衡器后，由于電池的過充電和過放電能得到一定程度的緩解，所以電池組的循環(huán)壽命和安全性有所改善。 電池組的一致性評(píng)價(jià)體系2、主要問題一致性隨著工況和SOC的變化而變化，表現(xiàn)出不穩(wěn)定性有時(shí)均衡對(duì)于電池組容量的增加效果不明顯；成組電池的循環(huán)壽命仍低于單只電池均衡器的容量、體積和成本隨著電池容量的增加而增加，不適用于大容量電池電池組的一致性評(píng)價(jià)體系3、原理分析電池的外電壓差異來源于直流內(nèi)阻、極化電壓、容量和SOC等多各方面；直流內(nèi)阻、極化電壓和容量等差異不能通過均衡得到改善；電壓和SOC之間的非線性關(guān)系導(dǎo)致了一致性判斷的不穩(wěn)定，并使得均衡器的容量沒有得到充分的利用。電池組的一致性評(píng)價(jià)體系4 、解決方案一致性評(píng)價(jià)指標(biāo)基于電池的直流內(nèi)阻、極化電壓、容量和SOC對(duì)電池的一致性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)體系。電池組的一致性評(píng)價(jià)體系原始充電曲線電池組的一致性評(píng)價(jià)體系去除直流內(nèi)阻后的充電曲線電池組的一致性評(píng)價(jià)體系去除極化電壓后的充電曲線電池組的一致性評(píng)價(jià)體系其中差異最大的兩只電池充電曲線電池組的一致性評(píng)價(jià)