電動汽車能量管理系統的開發與應用

李成瑤

（廣東福迪汽車有限公司，廣東 佛山 528225）

汽車產業的發展使環境污染及能源短缺的問題越來越嚴重。從目前來看，很多發達國家已經開展電動汽車技術的研究。由此根據環境保護、國情以及世界汽車發展趨勢，對環境與能源問題的重視等因素，推動汽車產業向低能耗高環保方向發展刻不容緩。電動汽車的發展成為業界的主要發展方向，而要推動電動汽車產業發展，電動汽車能量管理系統是其及其重要的組成部分。對于電動汽車能量管理系統來說，電池是電動汽車的核心，它的性能好壞直接影響著電動汽車的行駛。目前電池有大體兩個方向的問題，一是電池的價值，二是電池的性能，而通過電動汽車能量管理系統，則可以讓電池性能得以改善，減少故障的產生，所以電動汽車能量管理系統在電動汽車設計中必須給予高度重視。

1 電動汽車能量管理系統的開發及現狀

1.1 能量管理系統概述

電動汽車能量管理系統之所以在電動汽車中存在，是因為要控制一些電子部件及機械之間的關系，包括電力儲存裝置、發電設備和電動馬達，以及電力電子轉換器、通知系統和幫助存儲設備中流動，讓這些設備發揮出最高的效率。能量管理系統是一個電控系統（圖1），由三部分組成——微處理器、傳感以及執行器。

利用車內的傳感器，電動汽車能量管理系統便得到了有用的信息，并實時傳遞給駕駛者。例如當車輛在行駛時，系統須及時向駕駛者提供電池狀態情況以及車速、剩余續航里程等信息，讓駕駛者對目前的駕駛方式進行有效調整。而這些信息在傳遞給駕駛者的同時也會傳送給電腦，以此來保障車輛運行處于正常及優化狀態。比如說通過參考變頻器等器械信息，避免蓄電池過度深放，平衡機械溫度，以達到控制充電、實時掌控汽車健康狀況等效果。

圖1 電動汽車能量管理系統

1.2 電池能量管理系統功能

電池能量管理系統是電動汽車能量管理系統的保護者，也是電動汽車電池的關鍵，只有對電池組進行有效的管理才能讓電動汽車的安全得到保障，電池組性能得到有效發揮，電池得到有效的使用，從而提高整個電動汽車能量管理系統的安全與穩定性，典型的電池能量管理系統應具備如下功能。

（1）電池工作管理。在電池能量管理系統中，要利用在電池箱內的傳感系統傳達的信息對電池進行管理，也可以說是對電池工作中發生的情況作出監測與控制，根據不同的時刻來監測每塊電池端電壓、電流、內阻等數據。另外因為溫度是一個參數變數，容易對其他數據造成影響，所以一般控制指令信號都采用電池溫度來制定，通過分析設定好的溫度數據與測定值的差異來對電池進行冷卻。

（2）能量檢測。在電動汽車的行駛過程中，電池能量管理系統可以計算出汽車行駛所產生的能耗量，從而預估電池組剩余電量，計算出汽車還能行駛的路程數據。另外此數據也可以讓駕駛人員提前知道車輛還能繼續行駛的時間，為剩下的行駛路程做出規劃，以免出現拋錨現象。

（3）正常充電。電池能量管理系統之所以存在，是為了給汽車檢測添加助力。電池能量管理系統可以分析出每塊電池的運行狀態，并且可以讓其進行有效充電。實時將電池組和電池的狀態通知給充電機，以達到讓充電機知道采用什么樣的模式進行充電，對電池性能進行分析，了解其需要多少電量等信息。只有對性能好的電池不過充，對性能差的電池足充，掌握其度才能保證電動汽車的整體供給。

（4）其它功能。除了以上功能外，典型的電池能量管理系統還可以讓電動汽車上電池組的性能得到提高；完成功能轉化以達到保證低壓系統正常工作的效果；解決性能一致性的保護功能。

1.3 能量管理系統現狀

從電動汽車能量管理系統的研究現狀來看，國外已經在此方面得到了大量的理論，做了很多的實踐工作，并主要研究荷電狀態和健康狀況等方面問題。我國電動汽車能量管理系也收獲了一定成果，比如荷電狀態與健康狀況的估計研究。

（1）電池組診斷

我國已經發現了一種有效算法——靜態SOR評估算法，這種算法是以模糊數學診斷原理為基準，建立電池組診斷模型，綜合規則以及各種數據以達到運行性能評估的目的。

（2）電池組均衡管理策略

從1999年開始，北交大就對電池能量管理系統做了大量的研究，找到氫鎳等不同結構以方便生產各式各樣的車型。能夠做到電池電壓、充放電電流檢測，電池均衡管理等功能。而力高新能源研發的智能均衡系統，通過均衡電池電流可以讓安培級均衡管理系統更加完善。

2 電動汽車能量管理系統的應用及發展

能量管理系統是整個車最關鍵的地方，從近幾年的研究來看，已經取得了一定的成果，雖然可能其技術仍有缺陷，但是能量管理系統對電動汽車的發展起著決定性的作用。能量管理系統在應用及發展上有以下問題。

2.1 電池能量管理系統昂貴

電池能量管理系統是電動汽車的主要核心，但是由于電池能量管理系統成本價格較貴，電路的構成較復雜，電池充放電的變化規律也難以論證。在電動汽車的使用上，由于放電隨機性，導致電池電壓與電池的容量難以測定，且建立模型較難，對于怎么才能降低電池能量管理系統的成本以及準確估測電動汽車模塊狀態，仍是能量管理系統應用以及后期研究發開的難點，需要著重研究。

2.2 安全預警

對于電動汽車的運行來說，沒有比安全性能更重要的研究課題了。而在能量管理系統應用中電池模塊安全預警技術也是需要著重探索的方向，因為這關系著汽車的正常運轉以及使用者的口碑問題。安全預警除了對于汽車中電池組技術和系統異常報警外，還能對某些特殊情況進行及時處理，比如說電池模塊的壓力過大，流量過大，或者說是欠壓等。

2.3 能量管理系統復雜

在能量管理系統中，因為其規模越來越大，導致外部運行需要的條件也越發復雜。能量管理系統運行中經常會出現某些不同尋常的現象，比如說功能失效、在很短的時間里出現各種數據跳動改變等現象。這些問題以目前傳統技術還很難理解，所以只能繼續發展研究能量管理系統，才能讓電動汽車有更好的性能。

2.4 能量管理系統應用技術

從目前來看，不論是國外比較優良的能量管理系統，還是國內成型的能量管理系統，這些技術性能都比較單一化且具有良好效果，但是電動汽車動力傳動結構的配置多種多樣，所以強行使用此技術會加大任務的難度，因此開發新裝置和通用效果較好的能量管理系統，對于電動汽車發展會有較好影響。

3 結語

電動汽車的應用解決了能源與環境問題，所以發展此產業是發展方向，開發以及應用能量管理系統是推廣電動汽車的關鍵性一步，由于能量管理系統的技術很容易延伸到其余產品，很多企業對此進行了研究，為電動汽車發展提供了有效助力，所以開發研究能量管理系統會讓電動汽車發展有更廣闊的前景。

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