電動汽車電池管理系統(tǒng)發(fā)展綜述

王冠 李剛 徐強

天津博頓電子有限公司/天津市汽車進氣系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)企業(yè)重點實驗室 天津 301700

電動汽車出現(xiàn)后，因其節(jié)能環(huán)保的特性，迅速搶占了大范圍的汽車銷售市場。但是，由于受技術(shù)水平限制，電動汽車仍存在一定的問題。如：續(xù)航里程較短、電池的更換速度較快等問題。究其根源，在于電池管理系統(tǒng)的不完善引起的，這就要求電動汽車研究人員加強對汽車電池的研究，不斷學(xué)習(xí)先進科學(xué)技術(shù)，實現(xiàn)對電動汽車電池管理系統(tǒng)的完善，從而提升電池的能源利用效率，延長電池的使用壽命。

1 電動汽車中電池問題分析

1.1 安全問題

電動汽車運行過程中，動力主要由電池提供，電池就相當(dāng)于電動汽車的“心臟”。汽車的蓄電池組是通過高電壓的化學(xué)反應(yīng)，進行電力能源的儲存與傳輸，其運行期間具備一定的危險性，這就要求設(shè)計人員在汽車設(shè)計過程中加強對安全問題的重視[1]。首先，汽車大都是由金屬材料構(gòu)成的，而金屬又具備導(dǎo)電性質(zhì)，一旦電動汽車的蓄電池組出現(xiàn)問題，將有可能發(fā)生漏電或短路狀況，給民眾的正常出行帶來一定的安全隱患。同時，電動汽車電池管理系統(tǒng)出現(xiàn)錯誤，導(dǎo)致輸出功率過高，將有可能導(dǎo)致電池過熱，出現(xiàn)熱失控現(xiàn)象，嚴重者甚至?xí)霈F(xiàn)爆炸，嚴重威脅民眾的出行安全。

1.2 協(xié)調(diào)問題

電動汽車的蓄電池組是由數(shù)個電池并聯(lián)組成的，其中一個電池出現(xiàn)問題，將會引起整個蓄電池組的故障。在蓄電池組裝配過程中，其中單體電池受生產(chǎn)水平的影響，其性能存在一定的差異，導(dǎo)致其在工作中無法與其他電池進行有機的協(xié)調(diào)，容易發(fā)生故障。例如：在電池充電過程中，容量較大的電池還未充滿，而容量較小的電池卻已經(jīng)充滿電，繼續(xù)充電將會引發(fā)安全事故的發(fā)生，而不充電將會導(dǎo)致續(xù)航里程的降低。長此以往，將會降低蓄電池組的使用壽命，影響民眾的正常出行，給民眾帶來一定的經(jīng)濟壓力，不利于電動汽車行業(yè)的長遠發(fā)展。

1.3 測算問題

電動汽車的測算問題，主要體現(xiàn)在對汽車蓄電池組的現(xiàn)存電量進行測算。首先，電量測算技術(shù)可以提醒民眾蓄電池組內(nèi)，電量是否充滿，幫助民眾實時掌控充電的時間段，從而降低電能的損耗，減少民眾的成本投入，提升電動汽車的經(jīng)濟性；其次，電量測算技術(shù)可以時刻提醒駕駛?cè)藛T汽車的現(xiàn)存電能，幫主駕駛?cè)藛T合理安排路線，防止出現(xiàn)“拋錨”現(xiàn)象的發(fā)生。但是，現(xiàn)階段電動汽車電能測算技術(shù)仍存在一些不足，容易受其他因素影響，導(dǎo)致測量數(shù)據(jù)失準。例如：外部環(huán)境過高、線路老化等。

2 電池管理系統(tǒng)的概述與現(xiàn)狀分析

2.1 電池管理系統(tǒng)的概述

電池管理系統(tǒng)是連接蓄電池組與電動汽車的橋梁，可以借助先進的微計算技術(shù)、檢測技術(shù)以及自動控制技術(shù)，實現(xiàn)對蓄電池組的動態(tài)監(jiān)控，為駕駛?cè)藛T實時提供精準的電量數(shù)據(jù)，同時對電動汽車的蓄電池組充放電過程進行控制，防止出現(xiàn)過度充電或是過度放電現(xiàn)象，控制蓄電池組在安全范圍內(nèi)，維持高效運轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)電能的最大化利用，降低能源損耗，延長蓄電池組的使用時間[2]。電池管理系統(tǒng)的運行過程中，具備數(shù)據(jù)采集、電流控制、熱管理、安全管理等功能，全面提升電動汽車的安全性，保障民眾的出行安全。

2.2 電池管理系統(tǒng)的現(xiàn)狀分析

常見的電池管理系統(tǒng)主要分為分布式與集中式兩種。

分布式電池管理系統(tǒng)。電動汽車出現(xiàn)之初，由于電池的儲存技術(shù)較為落后，蓄電池體積較大，需要在汽車的不同位置，設(shè)置獨立的控制模塊。由于各蓄電池之間相對獨立，可以通過對具體控制模塊數(shù)據(jù)的分析，從而明確每個蓄電池的儲電狀況，實現(xiàn)各個蓄電池之間的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

集中式電池管理系統(tǒng)?，F(xiàn)階段，由于蓄電池技術(shù)得到了一定程度的提升，蓄電池更為輕巧便利，為節(jié)省空間，蓄電池的安裝大都是集中處理，構(gòu)建成蓄電池組。蓄電池組的構(gòu)建大大減少了汽車的空間，降低了汽車線路的長度，從而降低了電動汽車的生產(chǎn)成本，提升了電動汽車的經(jīng)濟性。

3 電池管理系統(tǒng)的未來發(fā)展方向

由于電動汽車的發(fā)展起步較晚，缺乏先進技術(shù)的指引，因此，需要研發(fā)人員加大研發(fā)力度，不斷尋找新的研發(fā)方向，為電池管理系統(tǒng)的完善提供更為充足的實踐經(jīng)驗。目前看來，電池管理系統(tǒng)的未來發(fā)展方向主要分為以下兩點。

系統(tǒng)級芯片日益精確?，F(xiàn)階段，電池管理系統(tǒng)的芯片處理能力較差，無法精準獲取汽車運行中的參數(shù)數(shù)據(jù)[3]。需要研發(fā)人員進一步革新技術(shù)，提供更為先進的數(shù)據(jù)獲取技術(shù)，提升電池管理系統(tǒng)芯片的精準性，為民眾提供更為精準的數(shù)據(jù)顯示，保障民眾出行安全。

電池管理系統(tǒng)協(xié)調(diào)能力日益增加。電池管理系統(tǒng)的運行目的，是實現(xiàn)電動汽車蓄電池組的協(xié)調(diào)。避免出現(xiàn)因單體電池性能降低而影響蓄電池組的整體性能的狀況發(fā)生。從而提升蓄電池組的運行效率，延長其使用壽命，實現(xiàn)電能的合理利用，從而實現(xiàn)電動汽車行業(yè)的長遠發(fā)展。

4 結(jié)語

綜上所述，電動汽車中電池的作用是毋庸置疑的，關(guān)系著民眾的正常出行，要求電動汽車研發(fā)人員，加強對電池管理系統(tǒng)的完善，提升電動汽車蓄電池組的使用壽命、電能利用率以及安全性，從而降低對能源的損耗、對環(huán)境的污染，進而促進電動汽車行業(yè)的發(fā)展。