浅谈“电动汽车中的电池能量管理系统”

一、前言

电动汽车的应用有效地解决了能源和环境的可持续发展问题。电动汽车的应用前景广阔。然而，电动汽车，尤其是纯电动汽车的应用遇到了动力电池的问题，这体现在两个方面。首先，动力电池的比能量不高，影响了电动汽车的续航里程要求，价格高直接影响电动汽车的初始成本；

其次，电池性能差，使用寿命低，影响了电动汽车的使用成本。

电动汽车所用电池的性能与电池模块的性能和电池能量管理系统的功能密切相关，尤其是在电池模块质量不理想的情况下，功能齐全的电池能量管理体系的功能更加突出。借助电池能量管理系统的正常运行，将充分发挥电池模块的性能，减少电池模块的故障，延长电池模块的使用寿命，提高电动汽车的使用安全性。因此，电动汽车电池能量管理系统的应用引起了电动汽车设计者和用户的关注。

二、电动汽车电池能量管理系统的功能

电动汽车，尤其是纯电动汽车中的电池能量管理系统，是该车非常重要的技术措施，堪称电动汽车电池的“保护器”。它起到保护电池性能、防止单个电池早期损坏、方便电动汽车运行的作用，并具有各种警告功能。由于它参与了对电池盒中电池模块的监控，电动汽车的运行和充电等功能与电池的相关参数（电流、电压、内阻和容量）紧密相连并协调。它具有计算、发布指令、执行指令和发出警告的功能。尽管各种电池模块在结构和性能上存在差异，但它们都具有一些相同或相似的功能。典型的电池能量管理系统应具有以下功能：

2.1能量检测功能

在电动汽车行驶过程中，系统可以随时计算车辆的能耗，最终给出电池盒中电池模块的剩余电池能量值，并通过剩余能量表显示数据，让驾驶员知道车辆的行驶里程，从而决定如何驾驶。在能量允许的情况下，可以将车辆行驶到具有充电功能的地方，并补充电池，防止车辆中途发生故障。

2.2蓄电池工作状态的监控功能

电池能量管理系统根据安装在电池盒中的传感器提供的信号来管理电池。通常情况下，电池箱内有温度传感器和电压、电流和内阻的测量值。由于温度的变化会影响其他参数，因此通常使用电池模块的温度作为控制命令信号，并将测量的温度值与预设的温度值进行比较，以决定是否冷却电池。

电动汽车的能量非常宝贵，应尽可能使用节能部件，因此电池箱内的冷却风扇通常分阶段工作。这可以在保证电池性能的情况下，尽可能使用小排量的风扇。当第一级风扇工作后无法达到所需温度时，第二级冷却风扇将参与工作以加强冷却。此时，如果电池箱内的温度不能满足所需的工作条件，温度将继续升高，影响电池模块的正常工作条件。为了保护电池模块不受损坏，能量管理系统会发出指令，停止电池模块的供电，并迫使车辆停止。当电池处于充电状态时，能量管理系统会在不损坏电池的情况下强制充电器停止充电，维护人员会检测并排除故障。

2.3确保充电功能

电池能量管理系统始终参与车辆检查，检测电池的工作状态，特别是分析每个电池的技术状态，并在车辆停车充电前将检测到的数据“通知”给充电器，即车辆与机器之间的对话。告诉充电器电池组的工作状态和每个电池的技术状态，以及“落后”电池和“先进”电池的性能差异。这时，充电器应该使用什么样的充电模式给电池充电，以便……

有足够的电池，性能好的电池就不会过充电，性能差的电池就足够保证整车的能量供应。确保性能较差的电池在放电过程中不会过度放电，应该是电池能量管理系统最重要的功能之一。

2.4 DC-DC、DC-AC转换功能

如果车辆配备了辅助电池，电池能量管理系统应能够随时控制动力电池对辅助电池模块充电，以确保辅助电池模块的供电功能，即DC-DC转换功能，并确保低压系统的正常运行。

当使用异步电机时，电池能量管理系统仍具有DC-AC转换功能，以确保电动汽车的正常运行。

2.5解决性能一致性的保护功能

如果电池盒的电路中安装了电池，由于电池性能的一致性偏差，电池的性能发生了很大变化，从而影响了系统的工作，或者如果电池受到损坏的威胁，并且两个电池和控制模块之间存在旁路电路，则电池管理系统应指示模块启动该功能，进行补偿，并确保系统能够将其工作维持在低电压状态下进行维护。

2.6冷却电池模块并去除充电过程中产生的氢气。

电池箱内的冷却风扇有两个功能，一个是对电池模块进行冷却，特别是在充电过程中参与工作的必要性，另一个是在电池模块充电过程中排出电池箱内排出的氢气，防止氢气积聚导致爆炸的可能。

2.7监控记录控制功能

监测电池模块在电池工作状态（充电和放电）下的工作性能和安全性能，并记录相关参数。存储器可以提示、警告或指示停止（充电），即提供过电压、过电流、欠电压和绝缘的警告、警告和控制功能。

三、使用电池能源管理系统的必要条件

电池能量管理系统用于管理电池箱内电池模块的工作。我们认为电池能量管理系统不是一个特殊的仪器，而是一个系统，并不是所有的电池盒都可以使用电池能量管理体系。它应该有一定的条件来发挥作用，否则会带来不可预测的后果。

3.1电池模块要求

3.1.1电池模块应具有足够的使用寿命、可靠性和工作稳定性。

众所周知，汽车是一种紧凑型机电一体化产品。电动汽车的紧凑性更为突出，电动汽车安装电池盒的空间有限，有时会导致可达性较差。此外，电池很重，拆卸和拆卸都不方便，而且不能随时拆卸。因此，要求所应用的电池具有优异的使用寿命和可靠性，以减少维护频率和电池拆卸次数，并为安装电池能量管理系统创造条件。

电池能量管理系统的一个重要功能是计算剩余能量。例如，所应用的电池的性能不稳定，可靠性差，并且难以估计电池模块在操作中的SOC。此外，各种变化条件（温度、湿度、放电条件等）对电池模块的影响对SOC也有影响。因此，从剩余能量估计的角度来看，要求电池模块的性能应该稳定。

3.1.2蓄电池应为免维护蓄电池。

电池应为免维护或维护时间长的免维护电池。否则，它就不能用于电动汽车。除了第一点提到的原因外，如果将其应用于开电池，除了耗时和繁重的工作量外，工作中电解质的溢出和外渗会严重污染周围环境并影响环境，有时会破坏整个电动汽车的电气绝缘极限，影响汽车的使用寿命和安全。

3.1.3应对电池充电后期排出的气体进行控制。

气体（m……

只有氢气）应集中控制和处理，以确保工作安全。各种电池排出的气体是电池箱内的不安全因素，无法收集，必须清除。通常有两种处理方法：

（1） 每个电池的排气系统串联，集中排除电池箱，并扩散到安全的地方；

（2） 盒子里使用强制气流将电池盒排出。

3.1.4蓄电池性能的一致性符合控制要求。

电池能量管理的控制参数是由电池盒中涉及的电池模块采样的，控制参数不是每个电池都采样的，否则参数较大，管理不方便，安装困难。通常，最具代表性的电池模块取在电池盒的不同区域，并使用一些性能参数（如温度）作为控制参数。在计算和比较之后，发出控制执行指令以执行各种控制功能。因此，所选择的采样电池模块的性能参数应该代表未采样的其他电池模块的表现，否则，它将失去其代表性意义。此时发出的指令不合理，无法达到对电池箱内电池模块进行能量管理的目的。例如，电池盒中电池模块的性能差异很大，并且很难获得可靠的控制参数，因为每个电池模块并不代表整个电池模块盒的性能。因此，用于电池能量管理的电池模块之间的性能差异，即电池模块之间性能一致性差异必须在一定范围内，以便任何用作采样电池的电池模块都是合格的和有代表性的。

3.2电池模块的电池盒

3.2.1蓄电池箱要求

为了达到电池能量管理的目的，电池模块必须包装在一个盒子里，盒子应该满足一定的条件：

（1） 电池盒必须密封。除了必要的通风孔外，它们无法与大气相通。密封箱内的要求主要考虑电池冷却气流的流动问题，不允许在某处泄漏，以避免冷却气流流动性差导致电池模块工作温度不一致，从而进一步恶化性能的一致性。

（2） 电池盒的形状应与电池模块的布局形状相适应。当冷却系统工作时，冷却风扇提供的冷却气流可以均匀地在每个电池模块周围流动，盒子内不会形成气流的“死区”和涡流的存在，从而确保电池模块在工作过程中温度均匀、性能一致，防止单个电池模块的早期损坏。

（3） 电池盒应与电池内部绝缘，与车身外部绝缘，以防止电池与车身之间的低绝缘电阻影响系统的工作，造成不安全事故。

（4） 在电池模块安装条件下，尽量减少电池模块自放电的情况。

3.2.2冷却风机进风口的选择

电池能量管理系统具有在充电或放电过程中工作的可能性，即应具有全天候的工作条件。因此，电池能量管理系统冷却空气入口的选择非常重要。需要确保进入电池盒的空气是清洁的，也就是说，需要防止灰尘和雨水进入电池盒。如果没有做好防尘防雨措施，灰尘、污垢和雨水会进入电池盒，从而导致电池模块之间的爬电，增加自放电量，降低电池盒与车身之间的绝缘电阻，严重时甚至会导致电池模块短路，这是非常危险的。此时，管理系统会发出指令，停止车辆行驶或充电，这将影响车辆的运行。实际应用也表明，能源管理系统冷却进气口的位置选择非常重要，具体位置应由汽车设计师根据整车的总体布局来决定。

3.2.3排气口的选择

选择电池盒的插座是非常重要的。插座位置是否正常将影响电池箱内冷却风扇的性能，正确的选择将有助于冷却风扇的工作。如何利用汽车在电池盒的某一部分向前行驶所产生的负压区，加速电池盒内的气体排出，也是一个值得考虑的问题。

3.2.4选择……

为电池提供冷却空气的ays（进气或排气）

电动汽车动力电池的冷却通常采用空气冷却的形式，而其他冷却方法由于结构复杂或成本高而很少使用。因此，本文重点讨论了如何提供风冷冷却空气，即使用吸入空气还是排出空气是合适的。供气方式的选择应结合电池结构进行分析。

（1） 排气类型：电动汽车的电池箱内为电池提供冷却气体的方式占绝大多数，因为电池在充电过程中会排出一定量的气体（主要是氢气），这些气体会与进入电池箱的冷却气体混合后排放到箱外。如上所述，有两种方法可以处理这种气体，即将其集中引出箱体或通过冷却空气从箱体中取出。如果是后者，则需要排气，否则这种易燃气体在电风扇的搅拌下从盒子里流出是危险的。此时，应使用防爆电机驱动冷却风扇，即使使用防爆电机，也不应使用这种送风方式，以防止发生事故。

（2） 抽吸方式：如上所述，如果电池中的废气通过管道引出箱体，并且管道之间的密封可靠，则在布局上可以使用抽吸方式为电池箱提供冷却空气。如果总布局允许排气，出于安全考虑，最好使用排气。

3.2.5充电条件下的电池模块冷却

电动汽车，尤其是纯电动汽车，在停车时依靠外部电源充电。从电池的工作状态分析，最大散热量是在充电状态，而不是放电状态。充电时，经常需要加强电池模块的冷却，而此时汽车通常处于停止状态。当车辆停止时，汽车仪表的通用辅助电源处于断电状态。此时，电池管理系统必须供电，使其具有指令功能，以确保电池模块的冷却条件。一些电动汽车忽视了这一点。当汽车停止时，辅助电源由钥匙开关控制，因此不可能停止所有电源。电池管理系统的电源应处于常闭状态，电动汽车停车时也应提供电源，以确保管理系统的正常工作。

一、前言

电动汽车的应用有效地解决了能源和环境的可持续发展问题。电动汽车的应用前景广阔。然而，电动汽车，尤其是纯电动汽车的应用遇到了动力电池的问题，这体现在两个方面。首先，动力电池的比能量不高，影响了电动汽车的续航里程要求，价格高直接影响电动汽车的初始成本；

其次，电池性能差，使用寿命低，影响了电动汽车的使用成本。

电动汽车所用电池的性能与电池模块的性能和电池能量管理系统的功能密切相关，尤其是在电池模块质量不理想的情况下，功能齐全的电池能量管理体系的功能更加突出。借助电池能量管理系统的正常运行，将充分发挥电池模块的性能，减少电池模块的故障，延长电池模块的使用寿命，提高电动汽车的使用安全性。因此，电动汽车电池能量管理系统的应用引起了电动汽车设计者和用户的关注。

二、电动汽车电池能量管理系统的功能

电动汽车，尤其是纯电动汽车中的电池能量管理系统，是该车非常重要的技术措施，堪称电动汽车电池的“保护器”。它起到保护电池性能、防止单个电池早期损坏、方便电动汽车运行的作用，并具有各种警告功能。由于它参与了对电池盒中电池模块的监控，电动汽车的运行和充电等功能与电池的相关参数（电流、电压、内阻和容量）紧密相连并协调。它具有计算、发布指令、执行指令和发出警告的功能。尽管各种电池模块在结构和性能上存在差异，但它们都具有一些相同或相似的功能。典型的电池能量管理系统应具有以下功能：

2.1能量检测功能

在电动汽车行驶过程中，系统可以随时计算车辆的能耗，最终给出电池盒中电池模块的剩余电池能量值，并通过剩余能量表显示数据，让驾驶员知道车辆的行驶里程，从而决定如何驾驶。在能量允许的情况下，可以将车辆行驶到具有充电功能的地方，并补充电池，防止车辆中途发生故障。

2.2蓄电池工作状态的监控功能

电池能量管理系统根据安装在电池盒中的传感器提供的信号来管理电池。通常情况下，电池箱内有温度传感器和电压、电流和内阻的测量值。由于温度的变化会影响其他参数，因此通常使用电池模块的温度作为控制命令信号，并将测量的温度值与预设的温度值进行比较，以决定是否冷却电池。

电动汽车的能量非常宝贵，应尽可能使用节能部件，因此电池箱内的冷却风扇通常分阶段工作。这可以在保证电池性能的情况下，尽可能使用小排量的风扇。当第一级风扇工作后无法达到所需温度时，第二级冷却风扇将参与工作以加强冷却。此时，如果电池箱内的温度不能满足所需的工作条件，温度将继续升高，影响电池模块的正常工作条件。为了保护电池模块不受损坏，能量管理系统会发出指令，停止电池模块的供电，并迫使车辆停止。当电池处于充电状态时，能量管理系统会在不损坏电池的情况下强制充电器停止充电，维护人员会检测并排除故障。

2.3确保充电功能

电池能量管理系统始终参与车辆检查，检测电池的工作状态，特别是分析每个电池的技术状态，并在车辆停车充电前将检测到的数据“通知”给充电器，即车辆与机器之间的对话。告诉充电器电池组的工作状态和每个电池的技术状态，以及“落后”电池和“先进”电池的性能差异。这时，充电器应该使用什么样的充电模式给电池充电，以便……

有足够的电池，性能好的电池就不会过充电，性能差的电池就足够保证整车的能量供应。确保性能较差的电池在放电过程中不会过度放电，应该是电池能量管理系统最重要的功能之一。

2.4 DC-DC、DC-AC转换功能

如果车辆配备了辅助电池，电池能量管理系统应能够随时控制动力电池对辅助电池模块充电，以确保辅助电池模块的供电功能，即DC-DC转换功能，并确保低压系统的正常运行。

当使用异步电机时，电池能量管理系统仍具有DC-AC转换功能，以确保电动汽车的正常运行。

2.5解决性能一致性的保护功能

如果电池盒的电路中安装了电池，由于电池性能的一致性偏差，电池的性能发生了很大变化，从而影响了系统的工作，或者如果电池受到损坏的威胁，并且两个电池和控制模块之间存在旁路电路，则电池管理系统应指示模块启动该功能，进行补偿，并确保系统能够将其工作维持在低电压状态下进行维护。

2.6冷却电池模块并去除充电过程中产生的氢气。

电池箱内的冷却风扇有两个功能，一个是对电池模块进行冷却，特别是在充电过程中参与工作的必要性，另一个是在电池模块充电过程中排出电池箱内排出的氢气，防止氢气积聚导致爆炸的可能。

2.7监控记录控制功能

监测电池模块在电池工作状态（充电和放电）下的工作性能和安全性能，并记录相关参数。存储器可以提示、警告或指示停止（充电），即提供过电压、过电流、欠电压和绝缘的警告、警告和控制功能。

三、使用电池能源管理系统的必要条件

电池能量管理系统用于管理电池箱内电池模块的工作。我们认为电池能量管理系统不是一个特殊的仪器，而是一个系统，并不是所有的电池盒都可以使用电池能量管理体系。它应该有一定的条件来发挥作用，否则会带来不可预测的后果。

3.1电池模块要求

3.1.1电池模块应具有足够的使用寿命、可靠性和工作稳定性。

众所周知，汽车是一种紧凑型机电一体化产品。电动汽车的紧凑性更为突出，电动汽车安装电池盒的空间有限，有时会导致可达性较差。此外，电池很重，拆卸和拆卸都不方便，而且不能随时拆卸。因此，要求所应用的电池具有优异的使用寿命和可靠性，以减少维护频率和电池拆卸次数，并为安装电池能量管理系统创造条件。

电池能量管理系统的一个重要功能是计算剩余能量。例如，所应用的电池的性能不稳定，可靠性差，并且难以估计电池模块在操作中的SOC。此外，各种变化条件（温度、湿度、放电条件等）对电池模块的影响对SOC也有影响。因此，从剩余能量估计的角度来看，要求电池模块的性能应该稳定。

3.1.2蓄电池应为免维护蓄电池。

电池应为免维护或维护时间长的免维护电池。否则，它就不能用于电动汽车。除了第一点提到的原因外，如果将其应用于开电池，除了耗时和繁重的工作量外，工作中电解质的溢出和外渗会严重污染周围环境并影响环境，有时会破坏整个电动汽车的电气绝缘极限，影响汽车的使用寿命和安全。

3.1.3应对电池充电后期排出的气体进行控制。

气体（m……

只有氢气）应集中控制和处理，以确保工作安全。各种电池排出的气体是电池箱内的不安全因素，无法收集，必须清除。通常有两种处理方法：

（1） 每个电池的排气系统串联，集中排除电池箱，并扩散到安全的地方；

（2） 盒子里使用强制气流将电池盒排出。

3.1.4蓄电池性能的一致性符合控制要求。

电池能量管理的控制参数是由电池盒中涉及的电池模块采样的，控制参数不是每个电池都采样的，否则参数较大，管理不方便，安装困难。通常，最具代表性的电池模块取在电池盒的不同区域，并使用一些性能参数（如温度）作为控制参数。在计算和比较之后，发出控制执行指令以执行各种控制功能。因此，所选择的采样电池模块的性能参数应该代表未采样的其他电池模块的表现，否则，它将失去其代表性意义。此时发出的指令不合理，无法达到对电池箱内电池模块进行能量管理的目的。例如，电池盒中电池模块的性能差异很大，并且很难获得可靠的控制参数，因为每个电池模块并不代表整个电池模块盒的性能。因此，用于电池能量管理的电池模块之间的性能差异，即电池模块之间性能一致性差异必须在一定范围内，以便任何用作采样电池的电池模块都是合格的和有代表性的。

3.2电池模块的电池盒

3.2.1蓄电池箱要求

为了达到电池能量管理的目的，电池模块必须包装在一个盒子里，盒子应该满足一定的条件：

（1） 电池盒必须密封。除了必要的通风孔外，它们无法与大气相通。密封箱内的要求主要考虑电池冷却气流的流动问题，不允许在某处泄漏，以避免冷却气流流动性差导致电池模块工作温度不一致，从而进一步恶化性能的一致性。

（2） 电池盒的形状应与电池模块的布局形状相适应。当冷却系统工作时，冷却风扇提供的冷却气流可以均匀地在每个电池模块周围流动，盒子内不会形成气流的“死区”和涡流的存在，从而确保电池模块在工作过程中温度均匀、性能一致，防止单个电池模块的早期损坏。

（3） 电池盒应与电池内部绝缘，与车身外部绝缘，以防止电池与车身之间的低绝缘电阻影响系统的工作，造成不安全事故。

（4） 在电池模块安装条件下，尽量减少电池模块自放电的情况。

3.2.2冷却风机进风口的选择

电池能量管理系统具有在充电或放电过程中工作的可能性，即应具有全天候的工作条件。因此，电池能量管理系统冷却空气入口的选择非常重要。需要确保进入电池盒的空气是清洁的，也就是说，需要防止灰尘和雨水进入电池盒。如果没有做好防尘防雨措施，灰尘、污垢和雨水会进入电池盒，从而导致电池模块之间的爬电，增加自放电量，降低电池盒与车身之间的绝缘电阻，严重时甚至会导致电池模块短路，这是非常危险的。此时，管理系统会发出指令，停止车辆行驶或充电，这将影响车辆的运行。实际应用也表明，能源管理系统冷却进气口的位置选择非常重要，具体位置应由汽车设计师根据整车的总体布局来决定。

3.2.3排气口的选择

选择电池盒的插座是非常重要的。插座位置是否正常将影响电池箱内冷却风扇的性能，正确的选择将有助于冷却风扇的工作。如何利用汽车在电池盒的某一部分向前行驶所产生的负压区，加速电池盒内的气体排出，也是一个值得考虑的问题。

3.2.4选择……

为电池提供冷却空气的ays（进气或排气）

电动汽车动力电池的冷却通常采用空气冷却的形式，而其他冷却方法由于结构复杂或成本高而很少使用。因此，本文重点讨论了如何提供风冷冷却空气，即使用吸入空气还是排出空气是合适的。供气方式的选择应结合电池结构进行分析。

（1） 排气类型：电动汽车的电池箱内为电池提供冷却气体的方式占绝大多数，因为电池在充电过程中会排出一定量的气体（主要是氢气），这些气体会与进入电池箱的冷却气体混合后排放到箱外。如上所述，有两种方法可以处理这种气体，即将其集中引出箱体或通过冷却空气从箱体中取出。如果是后者，则需要排气，否则这种易燃气体在电风扇的搅拌下从盒子里流出是危险的。此时，应使用防爆电机驱动冷却风扇，即使使用防爆电机，也不应使用这种送风方式，以防止发生事故。

（2） 抽吸方式：如上所述，如果电池中的废气通过管道引出箱体，并且管道之间的密封可靠，则在布局上可以使用抽吸方式为电池箱提供冷却空气。如果总布局允许排气，出于安全考虑，最好使用排气。

3.2.5充电条件下的电池模块冷却

电动汽车，尤其是纯电动汽车，在停车时依靠外部电源充电。从电池的工作状态分析，最大散热量是在充电状态，而不是放电状态。充电时，经常需要加强电池模块的冷却，而此时汽车通常处于停止状态。当车辆停止时，汽车仪表的通用辅助电源处于断电状态。此时，电池管理系统必须供电，使其具有指令功能，以确保电池模块的冷却条件。一些电动汽车忽视了这一点。当汽车停止时，辅助电源由钥匙开关控制，因此不可能停止所有电源。电池管理系统的电源应处于常闭状态，电动汽车停车时也应提供电源，以确保管理系统的正常工作。

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