北京交通大学电气工程学院姜久春教授

北京交通大学电气工程学院姜久春教授

以下为京交通大学、电气工程学院姜久春教授演讲的文字实录：

【主持人：邓中一】下一位演讲者是北京交通大学、电气工程学院姜久春教授、副院长，前面谈到了很多的材料、电池，我们现在要讲电池管理系统。

【姜久春】各位专家，前面这些专家讲的都是从材料到Cell，我讲的是Cell到整个车上应用的情况，我是从应用角度讲的这个理解，希望能够和大家一起来分享。北京交通大学从97年开始做电动车的研究工作，从03年开始做了电池管理方面的一些工作，现在在国内电池管理大约是装车数量最多的，我们同时也设计了奥运会的充电站，我们现在负责上海世博会的充电站的建设工作，这我们学校的简单情况。

我的报告分成四个部分，一个是电池管理技术的现状，第二个是串联电池组充电模式，第三是成组电池的SOC定义方法，第四是电池组的一致性的评价体系。

在座的大家可能都很清楚目前的安全性和长上明是锂离子电池在推广上的主要的障碍，我主要讲一下这个成组电池的长寿命，其他的专家都讲了Cell循环的寿命的问题，事实上我们现在从目前国内的情况来看，当你把电池十几支或者是一百多支串起来使用之后，你就算单体做到2千次的话，实际上这个寿命绝对做不到800次，这个问题实际上比单体的寿命问题更严峻的问题了，我们原来最初最初只能够成组做到单体的1/3，现在能够做到2/3还要多一些。

另外一个方面是电池管理相关的技术现状，有些基本的问题需要解决，我们经过这么长时间的研究工作也有一些想法。我们来看一下车辆对这个有什么样的要求，一个是宽工作的温度范围高倍率的充电摆放集中，主要的问题是高温下充放电的性能和低温下充放电的性能和散热条件的问题。另外一个是大量成组充分利用电池的容量，这个主要的问题是一致性的问题，充放电过程中的电池过电压。这个问题其实是比较严重的，我们实际上在纯电动来运用的话尽可能利用成组电池的容量，事实上由于一致性的问题我们现在如果是单体电池可以做到1

00%的DOD，我们可以充电充到100%的SOC，有时候可以放到0%。我们成组以后充电之后只能够充到95%的SOC，这已经算是做得很不错的事情了，我100个电池串在一起充电的话大概可以做到95%充电，放电的时候用到整个的20%。这样的话实际上在我们充放电的过程中要维持安全性，保证单体电池不过充过放的化是整个电池的利用率下降，如果要提高利用率的话就要注意过充或者过放的现象。

另外一个长寿命的问题，电池经过一段使用之后电池的容量在下降，电池的内阻在增加。现在国内做电池管理这一块，电池管理的职责基本上很清楚了，一个是有效地监控电池的状态优化使用电池的能量，延长电池的寿命。电池的管理系统从现在来看主要是和外部的设备和充电机和ECU链接的问题，他们的连接电池管理系统是和ECU等等这些提供信息的，从我的理解来看，电池管理现在的情况一个是外部参数的检测、状态的估算、一致性评价数据分析、报警功能、对外通信的功能，主要的问题是他的性能不够强大。从我们对纯电动这一块来理解，我们认为电池管理就提供一个数据，当前情况下你以什么样的电压来充电或者是怎么样来放电，只要你告诉ECO和另外一个参数，这样对整个电池的管理功能就完成了，包括其他的功能报警的功能是另外的一个其他的功能。

性能不足的原因有几个方面，一个是电池性能的复杂性，这个涉及到电话学、涉及到电器、涉及到电子方面的东西，这些中间的参数是相互影响的，有很强的非线性的关系，还有我们造的电池的一致性，不仅仅是制造的一致性，使用过程的不一致也会对整个电池管理的性能也会带来很大的影响。

第二个方面是电池生产厂家还有BMS生产者或者是研制者还有充电机、电机控制器的研制者之间相对是独立的，没有组成一个很深入地配合。这样的话每个制造商他只是从某一方面来强调这一件事，比如电池生产厂家他就强调我提高CELL的性能，从BMS这一块，对于B MS研究者或者是制造商来说，对于我来说只要能够测量得到的是电池、电阻的外部参数，如果深入内部去研究一个电池的特性的话对我来说非常难的一件事情。从充电机和电机控制系数这一块主要是考虑提高我设备的稳定性来考虑的。

所以到现在为止，实际上在国内在使用过程当中一个是我们的这种使用电池组的基于电池的外特性，另外一个是把整组电池看成是单只电池的串联，整个电池组看成单体电池的串联看成一个大电池，只不过把他从3.2或者是3.7V扩大到300多V而已。还有一些是在原来的铅酸电池的基础上用这个电池组，还有一个是原来用的包括手机电池、包括笔记本电池的一些管理方法、管理概念，实际上到了动力电池上完全不是同样的东西，不能够把那些知识移过来，我们也做过一些包括国际上的大公司做过一些笔记本电池的研发工作。

这是串联电池组的充电方法，这是一些研究工作，现在我们的研究重点主要是想提高充电性能和充电效率，我刚才说了对于我们串联的电池组，我们充电的时候大概只能够把它充到9 5%，现在放电的时候用到20%，现在我们用了一种新的方法，我们把现在在运行的车可以把95%提高2%，提高到97%，这样实际上我多利用了2%的能量。我们这个研究主要是基于对于单体电池来说我们可能对每只电池每个Cell来说我们要对他的电池的状态进行监测的时候，我们会测出来他实际的内部电压，不让他极化、控制这种极化电压整组的充电的效率和充电的方法。其实这个和氰酸电池的充电有一点像，但是我们一直没有完整整理出一套体系来，但是实验是正在进行中。

现在用这种方法，一个是在充电过程中的管理系统依据当前的充电状态和电池的使用方法得到电池最大的允许充电流，这样充电过程当中充电机依靠管理系统提供最大的允许充电电流，控制的依据是使他的极化电压控制在一定的范围之内，我们可以得到一个比较好的充电方法可以提高整组电池的使用效率。这是现在在做的充电模式。

还有整组电池的SOC定义，我们原来的SOC定义是基于单只的单个Cell的定义的方法，我们在用电池组的过程当中我们发现这种方法存在一些问题，包括用容量的概念也是有一些问题的，所以我们一直在做SOC这方面的研究，到底整组电池是怎么定义的。SOC定义有两个问题，一个是没有考虑电池的差异性，串联之后不仅生产出现差异，还有使用过程当中S OC也会有差异，这样的话实际上原来的SOC根本不适合整组电池的定义方法，SOC的含义变得模糊起来了，不能有效地被使用。这是单只电池大家公认的SOC的定义办法。对于成组电池可能通过分析会得出这样的一个结论，电池组的容量和组内所有单只电池的容量及S