鋰離子電池組充電機充電不均衡易使其產生過充放電問題
，嚴重損害其使用壽命。本文提出了一種新型智能充電機充電模式，使電池組更加安全
、可靠地充電機充電，能夠延長其使用壽命
，增加安全性
，降低使用成本。

 

 

作為電動汽車電池的監測“大腦”，電池管理係統(BMS)在混合動力電動汽車中可以實現對電池剩餘電量的監測
，預測電池的功率強度
，便於對整個電池係統的了解和整車係統的掌控。

 

在純電動汽車中，BMS具有預測電池剩餘電量、預測行駛裏程和故障診斷等智能調節功能。BMS對鋰離子電池的作用尤為明顯，可以改善電池的使用狀態、延長電池使用壽命、增加電池安全性。BMS將是未來電動汽車發展的關鍵技術。

 

 

 

如圖1所示，BMS中數據采集模塊對電池組的電壓
、電流和溫度進行測量，然後將采集的數據分別傳送到熱管理模塊、安全管理模塊並進行數據顯示。熱管理模塊對電池單體溫度進行控製
，確保電池組處於最優溫度範圍內。

 

安全管理模塊對電池組的電壓、電流、溫度及荷電狀態(SOC)估算結果進行判斷，當出現故障時發出故障報警並及時采取斷路等緊急保護措施。狀態估計模塊根據采集的電池狀態數據，進行SOC和健康狀態(SOH)估算。

 

目前主要是SOC估算，SOHgusuanjishushangbuchengshu。nengliangguanlimokuaiduidianchidechongfangdianguochengjinxingkongzhi
，qizhongbaokuodianchidianliangjunhengguanli，yonglaixiaochudianchizuzhonggedantidedianliangbuyizhiwenti。shujutongxinmokuaicaiyongCAN通信的方式，實現BMS與車載設備和非車載設備之間的通信。

 

BMS的核心功能是SOC估計、均衡管理和熱管理，此外還具有其他功能比如充放電管理、預充電機充電管理等。在電池充放電過程中，需要根據環境狀態、電池狀態等相關參數進行管理
，設置電池的最佳充放電曲線
，例如設置充電機充電電流
、充電機充電上限電壓值
、放(fang)電(dian)下(xia)限(xian)電(dian)壓(ya)值(zhi)等(deng)。電(dian)動(dong)汽(qi)車(che)的(de)高(gao)壓(ya)係(xi)統(tong)電(dian)路(lu)存(cun)在(zai)的(de)容(rong)性(xing)負(fu)載(zai)在(zai)上(shang)電(dian)瞬(shun)間(jian)相(xiang)當(dang)於(yu)短(duan)路(lu)，因(yin)此(ci)需(xu)要(yao)進(jin)行(xing)預(yu)充(chong)電(dian)機(ji)充(chong)電(dian)管(guan)理(li)來(lai)防(fang)止(zhi)高(gao)壓(ya)電(dian)路(lu)上(shang)電(dian)瞬(shun)態(tai)電(dian)流(liu)衝(chong)擊(ji)。

 

 

SOC用來描述電池剩餘電量，是電池使用過程中最重要的參數之一。SOC估計是判斷電池過充過放的基礎，精確的估計可以最大限度的避免電池組的過充放電問題


，使其更加可靠地運行。

 

電池SOC的估算在內部工作環境和外界使用環境變換的影響下呈現出非常強烈的非線性。影響電池容量的內外因素有多種，如電池溫度、電池壽命、電池內阻等，要準確完成SOC估算有很大困難。

 

現有的SOC估算方法如下：

 

(1)安時計量法。安時計量法不考慮電池內部結構、狀態等方麵的變化，因而有結構簡單、操作方便的優點，但是該方法的精度不高。若電流測量精度不高
，那麼隨著時間的推移
，SOC累計誤差將不斷加大，影響最終結果。該方法適合計量電動汽車上的電池SOC，若能提高測量精度，不失為一種簡單可靠的SOC計量方法。

 

(2)開路電壓法。鋰離子電池開路電壓與SOC有近似線性關係，可用來判斷電池內部的狀態。但因測量要求較為嚴格，需要電池靜置時間至少在1 h以上
，不適合單獨使用於電動汽車內電池的在線實時檢測。一般情況下
，因開路電壓法在充電機充電初、末期估算值準確率較高，經常將開路電壓法與安時計量法結合使用。

 

(3)卡(ka)爾(er)曼(man)濾(lv)波(bo)法(fa)。卡(ka)爾(er)曼(man)濾(lv)波(bo)法(fa)憑(ping)借(jie)出(chu)色(se)的(de)糾(jiu)正(zheng)誤(wu)差(cha)能(neng)力(li)

，特(te)別(bie)適(shi)合(he)於(yu)電(dian)流(liu)波(bo)動(dong)劇(ju)烈(lie)的(de)混(hun)合(he)動(dong)力(li)電(dian)池(chi)，該(gai)估(gu)算(suan)法(fa)的(de)缺(que)點(dian)在(zai)於(yu)對(dui)係(xi)統(tong)處(chu)理(li)速(su)度(du)的(de)要(yao)求(qiu)較(jiao)高(gao)。

 

(4)神經網絡法。神經網絡具有分布並行處理、非線性映射和自適應學習等特性，因此可以用於模擬電池動態特性，估算SOC。但是此方法需要大量參考數據供神經網絡進行學習
，且數據和訓練方法要求較高
，否則會造成不可接受的誤差。

 

 

在(zai)生(sheng)產(chan)電(dian)池(chi)過(guo)程(cheng)中(zhong)要(yao)經(jing)過(guo)很(hen)多(duo)道(dao)工(gong)序(xu)
，差(cha)異(yi)化(hua)會(hui)造(zao)成(cheng)不(bu)一(yi)致(zhi)的(de)狀(zhuang)態(tai)。電(dian)池(chi)單(dan)體(ti)的(de)差(cha)異(yi)主(zhu)要(yao)表(biao)現(xian)在(zai)隨(sui)著(zhe)時(shi)間(jian)推(tui)移(yi)和(he)溫(wen)度(du)變(bian)化(hua)，其(qi)內(nei)阻(zu)和(he)容(rong)量(liang)都(dou)會(hui)有(you)差(cha)異(yi)。單(dan)體(ti)之(zhi)間(jian)大(da)的(de)差(cha)異(yi)更(geng)容(rong)易(yi)引(yin)起(qi)過(guo)充(chong)或(huo)過(guo)放(fang)現(xian)象(xiang)，造(zao)成(cheng)電(dian)池(chi)損(sun)壞(huai)。實(shi)現(xian)電(dian)池(chi)均(jun)衡(heng)能(neng)夠(gou)最(zui)大(da)限(xian)度(du)地(di)發(fa)揮(hui)動(dong)力(li)電(dian)池(chi)的(de)效(xiao)用(yong)，延(yan)長(chang)電(dian)池(chi)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)，增(zeng)加(jia)安(an)全(quan)性(xing)。現(xian)階(jie)段(duan)國(guo)內(nei)外(wai)主(zhu)流(liu)均(jun)衡(heng)方(fang)法(fa)如(ru)下(xia)：

 

(1)電dian阻zu均jun衡heng法fa。此ci方fang法fa是shi能neng量liang耗hao散san型xing均jun衡heng法fa的de主zhu要yao代dai表biao，方fang法fa簡jian單dan
，成cheng本ben低di，但dan是shi能neng量liang損sun耗hao比bi較jiao大da
，效xiao率lv較jiao低di，隻zhi適shi用yong於yu小xiao電dian流liu充chong放fang電dian的de係xi統tong中zhong。

 

(2)kaiguandianrongfa。cifangfashifeinenglianghaosanxingjunhengfadezhuyaodaibiao，tamibuledianzujunhengdequedian。dantakongzhidianlufuza，junhengsudujiaoman，yongshijiaochang
，bushihedadianliushiyong。

 

(3)變壓器均衡法。此方法是基於對稱多繞組變壓器結構的串聯電池組主動均衡控製方法。它的缺點是電路複雜
、器件多，體積太龐大，不易於電池組的擴展。一般適用於大電流的充放電中。

 

(4)jizhongshijunheng。gaifangfanengxunsudishizhenggedianchizuweidianchidantizhuanyinengliang


，jizhongshijunhengmokuaidetijigengxiao。danduogedianchidejunhengcaozuobunengbingxingjinxing
，erqiexuyaodaliangxianlanlianjie，bushiyongyudianchishuliangjiaodadedianchizu。

 

 

溫wen度du對dui電dian池chi各ge方fang麵mian的de性xing能neng都dou有you影ying響xiang。溫wen度du場chang的de不bu均jun勻yun性xing將jiang加jia劇ju電dian池chi組zu的de不bu一yi致zhi性xing，故gu對dui其qi進jin行xing管guan理li非fei常chang必bi要yao。熱re管guan理li的de目mu的de是shi通tong過guo加jia熱re或huo者zhe散san熱re措cuo施shi將jiang電dian池chi係xi統tong的de溫wen度du維wei持chi在zai一yi定ding的de範fan圍wei內nei，並bing且qie盡jin量liang保bao持chi電dian池chi組zu內nei的de溫wen度du一yi致zhi性xing。

 

溫度管理主要完成以下4項功能：(1)快速加熱低電阻條件下的電池組；(2)保證電池溫度場的均勻分布；(3)電池溫度的準確測量和監控；(4)在電池組溫度過高時
，有效地疏散熱量。常用的冷卻方法有自然對流法、強迫空氣對流法、液體流法、相變材料法和熱管理法等，常用的加熱方法有電池內部加熱法

、加熱板法
、加熱套法和熱泵法等。

 

 

實shi際ji應ying用yong中zhong，根gen據ju電dian池chi容rong量liang的de限xian製zhi選xuan擇ze不bu同tong的de充chong電dian機ji充chong電dian模mo式shi是shi延yan長chang蓄xu電dian池chi使shi用yong壽shou命ming的de必bi然ran選xuan擇ze。鋰li離li子zi電dian池chi充chong電dian機ji充chong電dian方fang法fa較jiao多duo，最zui簡jian單dan的de是shi恒heng定ding電dian壓ya充chong電dian機ji充chong電dian法fa。鋰li離li子zi電dian池chi組zu一yi般ban由you大da量liang的de單dan體ti串chuan聯lian組zu成cheng,由於每個單體製造工藝的差別，存在內阻、電壓
、容量和溫度的不一致性，易造成充放電過程中的不均衡，即大容量單體淺放、小容量單體過放
，這會對電池組造成嚴重損傷。解決不均衡充放電問題是鋰離子電池組的研究重點。

 

電動汽車對電池充電機充電技術的要求包括：

 

(1)充chong電dian機ji充chong電dian過guo程cheng快kuai速su化hua。動dong力li電dian池chi比bi能neng量liang低di導dao致zhi一yi次ci性xing充chong電dian機ji充chong電dian續xu航hang裏li程cheng短duan，這zhe一yi直zhi是shi限xian製zhi電dian動dong汽qi車che發fa展zhan的de重zhong要yao因yin素su。隻zhi要yao讓rang蓄xu電dian池chi更geng快kuai速su更geng有you效xiao地di充chong電dian機ji充chong電dian，就jiu可ke以yi間jian接jie彌mi補bu電dian動dong汽qi車che續xu航hang裏li程cheng短duan這zhe一yi大da弱ruo點dian。

 

(2)充電機充電設備通用化。為了追求相關學術前沿
、優化自身產品爭取盡可能多的市場份額，各種新型的蓄電池層出不窮，並共存於這個市場中。在不同種類、不bu同tong電dian壓ya等deng級ji蓄xu電dian池chi並bing存cun的de情qing況kuang下xia，公gong共gong場chang所suo中zhong的de充chong電dian機ji充chong電dian設she備bei需xu要yao擁yong有you更geng廣guang泛fan的de適shi應ying性xing
，一yi方fang麵mian充chong電dian機ji充chong電dian機ji需xu要yao適shi用yong於yu盡jin可ke能neng多duo的de蓄xu電dian池chi，另ling一yi方fang麵mian對dui於yu不bu同tong的de電dian壓ya等deng級ji，充chong電dian機ji充chong電dian機ji都dou需xu要yao滿man足zu客ke戶hu的de要yao求qiu。

 

(3)充(chong)電(dian)機(ji)充(chong)電(dian)策(ce)略(lve)智(zhi)能(neng)化(hua)。為(wei)了(le)盡(jin)可(ke)能(neng)實(shi)現(xian)蓄(xu)電(dian)池(chi)的(de)無(wu)損(sun)充(chong)電(dian)機(ji)充(chong)電(dian)，監(jian)控(kong)其(qi)充(chong)放(fang)電(dian)狀(zhuang)態(tai)
，避(bi)免(mian)過(guo)放(fang)電(dian)，達(da)到(dao)既(ji)節(jie)能(neng)又(you)延(yan)緩(huan)老(lao)化(hua)的(de)目(mu)的(de)
，需(xu)要(yao)更(geng)智(zhi)能(neng)的(de)充(chong)電(dian)機(ji)充(chong)電(dian)策(ce)略(lve)。即(ji)針(zhen)對(dui)不(bu)同(tong)的(de)蓄(xu)電(dian)池(chi)提(ti)供(gong)不(bu)同(tong)的(de)充(chong)電(dian)機(ji)充(chong)電(dian)策(ce)略(lve)
，以(yi)吻(wen)合(he)該(gai)電(dian)池(chi)充(chong)電(dian)機(ji)充(chong)電(dian)曲(qu)線(xian)。

 

(4)電能變換高效化。電動汽車能量損耗與運行成本相關甚密，要想進一步推廣電動汽車
，必須盡可能地平衡其性價比，降低能耗。

 

(5)chongdianjichongdianxitongjichenghua。suizhexitongxiaoxinghuaheduogongnenghuadeyaoqiu，yijidianchikekaoxinghewendingxingyaoqiudetigao，chongdianjichongdianxitongjianghediandongqichenengyuanguanlixitongjichengweiyigezhengti

，jichengdianliujiancehefanxiangfangdianbaohudenggongneng，wuxuwaibuzujianjikeshixiantijigengxiao、集ji成cheng化hua更geng高gao的de充chong電dian機ji充chong電dian解jie決jue方fang案an，從cong而er為wei電dian動dong汽qi車che其qi餘yu部bu件jian節jie約yue出chu布bu置zhi空kong間jian，大da大da降jiang低di係xi統tong成cheng本ben，並bing可ke優you化hua充chong電dian機ji充chong電dian效xiao果guo，延yan長chang電dian池chi壽shou命ming。

 

 

基ji於yu以yi上shang對dui鋰li離li子zi電dian池chi組zu及ji其qi充chong電dian機ji充chong電dian現xian狀zhuang的de分fen析xi
，針zhen對dui鋰li離li子zi電dian池chi組zu充chong電dian機ji充chong電dian過guo程cheng中zhong易yi產chan生sheng的de不bu均jun衡heng性xing和he安an全quan性xing問wen題ti，本ben文wen總zong結jie出chu一yi種zhong基ji於yu電dian動dong汽qi車cheBMS的智能充電機充電模式，如圖2所示。

 

 

在整個充電機充電過程中，BMS係統主要針對鋰離子電池組進行電池電壓、電流信號的監測和溫度
、連接狀態等的檢測；充電機充電機中的智能管理係統針對充電機充電設備的輸出模式進行實時監控。BMS係xi統tong與yu充chong電dian機ji充chong電dian設she備bei智zhi能neng管guan理li係xi統tong實shi現xian智zhi能neng通tong訊xun，進jin行xing電dian池chi組zu與yu充chong電dian機ji充chong電dian設she備bei狀zhuang態tai的de實shi時shi模mo式shi比bi對dui

，為wei電dian池chi組zu選xuan擇ze最zui優you的de充chong電dian機ji充chong電dian模mo式shi。

 

在充電機充電初始過程中，BMS對鋰離子電池組進行允許最大充電機充電量估計
，即對整個電池組的單體進行SOC評估，測出電池組最大可充電機充電量。並結合預先設定的充電機充電量安全係數，計算出電池組最大允許充電機充電量。

 

充電機充電過程中
，按照最大允許充電機充電量對鋰離子電池組進行充電機充電。充分利用BMS的能量管理模塊，對電池組單體進行充電機充電均衡控製，保證單體參數一致性。同時在充電機充電過程中，需要對SOC值進行周期性(檢測周期根據電池荷電量的增加梯度製定)檢測。

 

利用BMS係統的狀態估計功能，結合安全管理，最大限度防止電池組的過充電機充電。在達到電池組最大充電機充電量之後
，BMS和充電機充電設備智能管理係統均可以智能控製充電機充電控製器
，結束充電機充電過程。同時，BMS斷開與充電機充電機智能監測係統的通訊。

 

智zhi能neng充chong電dian機ji充chong電dian方fang式shi不bu僅jin能neng夠gou解jie決jue鋰li離li子zi電dian池chi組zu充chong電dian機ji充chong電dian不bu均jun衡heng問wen題ti，也ye能neng最zui大da限xian度du地di保bao證zheng電dian池chi組zu充chong電dian機ji充chong電dian安an全quan性xing，延yan長chang鋰li離li子zi電dian池chi組zu使shi用yong壽shou命ming，保bao證zheng其qi使shi用yong安an全quan性xing。

 

 

我國大力發展電動汽車產業，並且積極推動相關充電機充電設施建設。但是這些示範性設備在運行中發現很多問題，如電池的篩選匹配、設備的發熱
、連(lian)接(jie)裝(zhuang)置(zhi)的(de)插(cha)拔(ba)接(jie)口(kou)接(jie)觸(chu)不(bu)良(liang)等(deng)。在(zai)少(shao)量(liang)裝(zhuang)置(zhi)時(shi)出(chu)現(xian)的(de)這(zhe)些(xie)問(wen)題(ti)如(ru)果(guo)不(bu)能(neng)解(jie)決(jue)，在(zai)電(dian)動(dong)汽(qi)車(che)大(da)量(liang)應(ying)用(yong)後(hou)，將(jiang)出(chu)現(xian)應(ying)接(jie)不(bu)暇(xia)的(de)局(ju)麵(mian)
，勢(shi)必(bi)對(dui)其(qi)發(fa)展(zhan)產(chan)生(sheng)不(bu)利(li)影(ying)響(xiang)。

 

隨著電動汽車基礎設施大量建設，急需相關配套檢測方案。天津市電力公司開展《移動式電動汽車充電機充電關鍵設備檢測技術研究》項目，其中針對電動汽車換電站最重要的是對電池組的檢測。

 

電動汽車換電站中主要包括電池故障診斷
，篩選維護和基於BMS監jian測ce的de分fen箱xiang充chong電dian機ji充chong電dian技ji術shu，將jiang針zhen對dui電dian池chi篩shai選xuan裝zhuang置zhi和he充chong電dian機ji充chong電dian機ji的de性xing能neng進jin行xing重zhong點dian檢jian測ce。對dui鋰li離li子zi電dian池chi特te性xing的de研yan究jiu和he掌zhang握wo，有you利li於yu對dui換huan電dian站zhan中zhong篩shai選xuan裝zhuang置zhi精jing確que度du進jin行xing判pan斷duan，提ti高gao電dian池chi使shi用yong壽shou命ming。

 

tongguoduidaliangyitouruyunxingdechongdianjichongdianguanjianshebeijinxingtiaoyan，youliyuzhangwoqiyunxingtexingheguzhangtexing，tigaojiancexiaolv，xingchengjianbiankuaijiedeyidongshijiancefangan。zhejiangshiyidaoqiangyoulidehexinjishubaozhang，youzhuyudiandongqichedequanmianfazhan。

 

 

本文對鋰離子電池係統進行了分析，對BMS的構成和核心功能進行了重點介紹
，針對電池組充電機充電不均衡問題提出了一種智能充電機充電模式。

 

一(yi)套(tao)完(wan)善(shan)的(de)智(zhi)能(neng)充(chong)電(dian)機(ji)充(chong)電(dian)係(xi)統(tong)可(ke)以(yi)協(xie)調(tiao)充(chong)電(dian)機(ji)充(chong)電(dian)機(ji)與(yu)電(dian)池(chi)組(zu)之(zhi)間(jian)的(de)供(gong)求(qiu)關(guan)係(xi)，為(wei)電(dian)池(chi)組(zu)提(ti)供(gong)更(geng)加(jia)安(an)全(quan)可(ke)靠(kao)的(de)充(chong)電(dian)機(ji)充(chong)電(dian)模(mo)式(shi)，延(yan)長(chang)其(qi)壽(shou)命(ming)，增(zeng)加(jia)電(dian)池(chi)組(zu)可(ke)靠(kao)性(xing)且(qie)降(jiang)低(di)運(yun)行(xing)成(cheng)本(ben)，將(jiang)成(cheng)為(wei)未(wei)來(lai)電(dian)動(dong)汽(qi)車(che)技(ji)術(shu)的(de)研(yan)究(jiu)重(zhong)點(dian)。與(yu)智(zhi)能(neng)充(chong)電(dian)機(ji)充(chong)電(dian)技(ji)術(shu)相(xiang)匹(pi)配(pei)的(de)便(bian)捷(jie)的(de)、快速的“移動式”充電機充電關鍵設備檢測裝置的研發勢在必行。