新能源汽車電池管理系統概述

李旺

摘要：我國是世界上最大的發展中國家，也是汽車保有量、生產量最多的國家，隨著我國人民不斷富裕，汽車的保有量在很長一段時間內會持續大幅度增長。按照這一趨勢，到2025年，我國汽車保有量預計將會超過2億。新能源的使用會大大減少我國汽車對石油能源的依賴，并且會降低由于汽車尾氣帶來的環境影響。新能源汽車的動力源以純電能為主，并且電能在汽車中是消耗能源，必須在使用一段時間后進行充電，因此，對電池的管理就顯得非常重要。良好的電池管理系統應該具有較強的充電能力、監控能力和保護電池的能力。

關鍵詞：新能源汽車;電池管理;充電

一引言

在科技高速發展的21世紀，不可再生能源的消耗量不斷增加，導致人類對新興可再生能源的需求十分迫切。電能屬于一種典型的可再生能源，并且是一種清潔能源，人類目前對石油化工等原料的使用不僅消耗了不可再生能源，而且對人類生活環境造成了嚴重的污染。在整個世界范圍內尤其發達國家和發展中國家，燃油汽車保有量不斷提升，導致汽車尾氣的排放與日俱增。因此，以電力為動力手段的新能源汽車成為了人類汽車行業的發展重點和趨勢。新能源汽車最大的優勢就是環保，并且依賴可再生能源，可以降低對人類生活環境和自然資源環境的破壞，但其最大的劣勢則是充電時間較長，并且依賴固定的電池。

二文獻綜述

（1）國外研究現狀

由于國外對新能源汽車的研發較早，其有效配套設施研發也相對較早，并且技術成熟。目前國外已經問世的新能源汽車電池管理系統已經能夠兼容市面上主流的新能源汽車。

目前不僅僅是寶馬奔馳推出新能源汽車，日本的豐田汽車也開始推行新能源汽車。已經取得了較為突出的技術成果，并且已經開發出各類充電管理系統，在高速公路、住宅區和市區指定公共區域完成了電池設置的部署。這些公司在研發智能化充電管理系統方面占有“先手優勢”并已經積累了較為豐富的經驗。美國的知名大學ViUanova2019年聯合本土汽車生產公司完成了電池的有效測試，并引入了模糊邏輯預測的研究方法;美國知名大學Toxed提出了BMS系統，為后續相關技術研發提供有效參考依據;美國的世界知名汽車生產商通用公司研發并已經投入使用了EVI電池管理系統;美國AC Propulsion公司在美國政府科研基金的支持下研發出了具有較高充電性能的BatOpt管理系統。

日本在2019年繼續在新能源領域取得階段性突破，在電池管理系統方面實現精確的剩余電量估算，實現精準的測量，且續航里程數也得到提升。韓國的步伐也是比較快的，一直追趕亞洲霸主的地位，首爾大學自動化控制學院跟通信學院聯合控制開發了一款對新能源汽車的電池監控管理系統有測量功能的軟件，可以實現對電池的管理、充放電控制以及一點均衡管理的功能，進而可以更進一步的控制新能源汽車的最大功率。同時韓國還開發了一款軟件SUMSUNG芯片，可以檢測跟控制整個充電樁監控管理系統，是電池管理系統的技術又成熟了很多，不斷推動其發展。

正如GlenCurrie、RobinEvans、CohnDuffield和IvenMareels在《PolicyOptions t0 Regulate PV in Low Voltage Grids-Australian Case with InternationalImplications》文章中展示了對澳大利亞案例的社會技術評估，它對能源政策和監管具有國際影響。澳大利亞是全球少數幾個面臨國內光伏（光伏系統）采用50%以上饋線連接的地方之一。這導致了網格問題，并且是一個全球性的新興問題。

Rajeshree Ramjug-Ballgobin和Roopesh Fowdar在《Application ofmetaheuristic control strategies to voltage regulation》提出了四種適用于兩種現有電池模型（一階和四階）的控制器，該控制器具有一種考慮非線性的I型激勵系統。采用基于雜草優化算法的PID控制器和自適應神經模糊接口系統控制器，在突然電壓波動的情況下調節發電機的輸出。經過試驗，結果表明，由于大多數系統在超調、穩態誤差、沉降時間和上升時間等方面都改善了無補償系統的響應，因此具有很好的應用前景。總體最佳c控制器被發現是基于Java的PID，因為它的響應以及它快速收斂到最佳適應度的能力，可以運用到我們的生產生活中。

（2）國內研究現狀

早在十三五規劃期間，新能源汽車的相關課題研究就出現在會議當中，最近幾年一直對新能源汽車加大扶持力度。在混合動力車當中用到的電池組里面就有電池管理系統，對電池組有電流電壓的信息采集，有控制芯片對其采集來的數據進行處理，還有顯示器顯示采集到的和處理完之后的數據。我國最近幾年新能源汽車繼續發展，比亞迪汽車2019年繼續推出新能源汽車，即唐、宋、秦之后繼續推出相關的主題新能源汽車。該款新能源汽車用的電池組就是鋰離子電池，該課題也一直是我國長期研究的主要課題之一，任重而道遠。

三電池管理系統概述

電池管理系統是電池與新能源汽車之間連接的紐帶，其中每一個環節都是相互聯系的。其電池管理系統框圖如圖1.1所示。

1.監測電池狀態

電池管理系統對所有涉及的數據進行采集，通過控制系統對數據進行處理來明確該系統目前處于的狀態。通俗的講，BMS的監測狀態是其所有功能實現的前提條件，也是其最基礎的功能之一。

2.估計剩余電量

SOC估算是電池管理系統的核心問題，通過對新能源汽車進行準確的SOC估算，可以明確汽車還能行駛的里程數，給駕駛者提供一定的依據。

3.安全管理

安全管理主要指對電池進行安全保護。安全重于一切，是一切的前提保證。

4.電池組均衡管理

電池組均衡管理，主要針對每一節單體電池的電量均勻分布，不會出現電量不均衡導致影響整體的使用壽命的問題。單體電池的電量出現不統一就會造成電池組出現虛電的狀態，電量顯示為100%，其實內部的電量可能在85%左右，影響新能源汽車的正常行駛，給駕駛者造成一定的干擾。

5.熱量管理

在充電的過程當中會產生熱量，將熱量進行及時排出也是其一項功能。

6.通信功能

電池管理系統與新能源汽車的設備之間的信息傳遞是必備的要素，通過數據線或者串口進行內部的數據交換，從而實現電池管理系統的功能。

四、總結

目前，新能源汽車電池管理系統出臺相應的行業標準和國家建設標準。本文從新能源汽車電池管理系統的需求進行分析，結合當前新能源汽車大力發展的趨勢，對新能源汽車電池管理系統的研發更加深入了，以開發出具有高性能、可靠性強且安全系數高、各項數據估算準確的電池管理系統。