电动汽车能量管理系统的功能及研究进展_吕帅帅
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综
述
电动汽车能量管理系统的功能及研究进展
吕帅帅， 汪兴兴， 倪红军， 袁银男 (南通大学 机械工程学院，江苏 南通 226019)
摘要：通过对电动汽车能量管理系统典型结构的分析，简述了电动汽车能量管理系统的功能。由于电池模块的管理既是 能量管理系统的核心部分，也是电动汽车电池的安全保障，因而系统地总结了电池能量管理系统的功能；介绍了国内外 能量管理系统的研究现状，在分析能量管理性能的基础上，提出了电动汽车能量管理系统的研究发展方向。 关键词：电动汽车；电池；能量管理系统；荷电状态 中图分类号：ＴＭ ９１２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－０８７ Ｘ（２０１４）０２－０３８６－０４
(6) DC-DC、DC-AC 转换功能 如果车辆安装辅助电池，电池能量管理系统应能控制动 力电池组随时给辅助电池模块充电保证辅助电池模块的供电 功能，即 DC-DC 的转换功能，保证低压系统的正常工作。当应 用异步电机时，电池能量管理系统尚有 DC-AC 的转换功能保 证电动汽车的正常运行。 (7) 解决性能一致性的保护功能 当电池性能一致性偏差引起某个电池性能变化很大，达 到影响系统工作或该电池受到损坏威胁时，两个电池之间有 旁通线路并有控制模块时，电池管理系统应指令模块功能启 动，进行补偿，又能保证系统在偏低电压下维持工作以便维 修。 (8) 对电池模块的冷却和排除充电时产生的氢气 电池箱内的冷却风扇有两种功能，其一是电池模块的冷 却，尤其是充电过程中参与工作的必要性，其二是将电池模块 充电过程中排出的氢气排除电池箱外，防止氢气聚集引起爆 炸的可能性。
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｔｙｐｉｃａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｅｎｅｒｇｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｏ ｓｕｍｍａｒｉｚｅ ｔｈｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎ． Ｔｈｅ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｂａｔｔｅｒｙ ｍｏｄｕｌｅ ｗａｓ ｔｈｅ ｃｏｒｅ ｐａｒｔ ｏｆ ｔｈｅ ｅｎｅｒｇｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ ｂａｔｔｅｒｉｅｓ． Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ， ｔｈｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｂａｔｔｅｒｙ ｅｎｅｒｇｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ｗａｓ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ． Ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｅｎｅｒｇｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ａｔ ｈｏｍｅ ａｎｄ ａｂｒｏａｄ ｗａｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｔｒｅｎｄ ｗａｓ ｐｏｉｎｔｅｄ ｏｕｔ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｅｎｅｒｇｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ； ｂａｔｔｅｒｙ； ｅｎｅｒｇｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ； ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ
１．２ 电池能量管理系统的功能
电池能量管系统是电动汽车电池的“保护神”，通过对电 池组实施有效的管理，有利于确保电动汽车的安全、保障电池 组的性能、提高电池使用效率，进而提高整个系统的可靠性和 稳定性。典型的电池能量管理系统应具备如下功能[4-8]：
(1) 对电池工作状态的监测与控制功能 电池能量管理系统通过安装在电池箱内的传感器提供的 信号对电池进行管理。实时采集每块电池的端电压、温度、充 (放)电电流、内阻以及电池组总电压等数据；由于温度的变化 对其他参数都有一定的影响，所以一般用电池模块的温度作 为控制的指令信号，通过将事先设定的温度值与测得的温度 值的比较，来决定是否对电池进行冷却[6]。 (2) 对能量的检测功能 电动汽车在行车过程中，电池能量管理系统能够随时对 车辆的能耗进行计算，最终给出该电池箱内电池模块剩余的 能量值，预报电池组剩余多少能量，计算在电动状态下还能运 行的路程。使驾驶人员知道车辆的续驶里程,以便决定如何行 驶，在能量允许的条件下使车辆行驶到具有充电功能的地方， 补充电量防止半路抛锚。 (3) 监测与预警控制功能 在电池工作状态下(充、放电)对电池模块的工作性能、安 全性能进行监测，并对有关参数做记录、内存或进行提示、警 告或指令停车、停机(充电)，即对过压、过流、欠压、绝缘等提出 警示与控制功能。及时提醒用户更换电池，以免影响整个电池 组的可靠性和稳定性，延长电池组的寿命，降低使用成本[7,9]。 (4) 保证正常的充电功能 电池能量管理系统随时参与整车检测工作，检测电池的 工作状态，尤其对每块电池的技术状态进行检测分析，将检测 的数据在车辆停驶、充电之前“通知”充电机，即“车与机”的 对话。告诉充电机，电池组的工作状态及每只电池的技术状 态，“落后”电池和“先进”电池性能差异。此时充电机应采用 什么样的充电模式给电池充电，才能达到给电池充足，性能好 的电池不能过充，而性能差的电池又能充足，保证整车能量的 供应。在放电过程中保证性能差的电池不能过放，这一点应当 是电池能量管理系统最重要的功能之一[6]。 (5) 提高电动汽车的性能 EV 上的电池组，通常都是由几千个单体电池串并联起来 工作。而电池组的实际容量数值，就是容量最低的单体容量 值，这样就使 EV 的实用性大大降低。EMS 能够及时给出电池 状况，挑出有问题的电池，并采用均衡技术保持整组电池运行 的高效性[8]。
２ 能量管理系统研究现状
２．１ 国外能量管理系统研究现状
国外电动汽车的研究起步早，并且在能量管理方面做了 大量的理论和实践工作。目前对于 EMS 的研究主要集中在以 下三个方面：荷电状态(SOC)和健康状况(SOH)的估计、电池组 的专家诊断系统、电池组的均衡管理策略[8,10]。
(1) 荷电状态(SOC)和健康状况(SOH)的估计 EMS 对于 SOC 和 SOH 的估计，一般由 CPU 模块进行计 算。目前 SOC 和 SOH 估计策略国外有较多的研究[11-12]，方法主 要有传统的安时积分法和电源的等效电路模型，最近几年兴 起的方法有卡尔曼滤波法[13]、神经网络法[14]、线性模型法 及 [15] 一些其他衍生的算法[16]。针对传统 SOC 估计方法的各种不足， 在分析动力电池 SOC 影响因素的基础上，采用神经网络算法 及支持向量回归算法进行了动力电池的 SOC 和 SOH 估计研 究，并对这两类算法的估计性能进行了综合评价。其中，神经 网络算法选取了典型的 BP 神经网络和具有动态辨识能力的 Elman神经网络两类典型算法；支持向量回归算法采用了它的 两种基本算法：ε-SVR 算法和 ν-SVR 算法。结果表明：该四种 方法都能很好地逼近实际值，平均估计误差都小于 2%，满足 实际的要求，但 ν-SVR 算法的平均估计性是最优的 [17]。Motorola 和美国 Minnesot 大学合作开发出的电导测试法，通过测 量电池极板表面情况，判定化学反应能力从而确定蓄电池的 健康状态(SOH)；美国 Midtronics 公司开发的 Midtronics 电导 仪能够快速、简单、精确地测试出电池的健康状态(SOH)[18]。 (2) 电池组的专家诊断系统 根据国际电工学会(IEC)在 1995 年制定的电池管理系统 标准的要求，电动汽车用电池管理系统必须具备一定的电池 诊断功能，包括不健康电池早期报警和提供电池老化信息。近 十年，国外各大公司均对此进行大力攻关研究，并在其运行使 用的电池管理系统中加入了一定的电池诊断功能[8]。 德国 Mentzer Electronic GmbH 和 Werner Retzlaff 公司联
电池模块故障，实现最佳的充电方式，延长电池模块的使用寿
命，增加电动汽车的使用安全感。因此，电动汽车能量管理系
统(EMS)作为电动汽车的智能核心，在电动汽车整车设计过程
中备受电动汽车科研人员和使用者的重视。
收稿日期：２０１３－０６－１４ 基金项目：国家科技支撑计划课题（２０１１ＢＡＧ０２Ｂ１０）；南通市应用 研 究 计 划 项 目 （ＢＫ２０１１０２９）； 南 通 大 学 自 然 科 学 基 金 项 目 （１１ＺＹ００７） 作者简介：吕帅帅（１９８８—），男，江苏省人，硕士生，主要研究方向 为新能源汽车和燃料电池。 通信作者：倪红军（１９６５—），男，江苏省人，教授，硕士生导师，主 要研究方向为新能源汽车和燃料电池。
21 世纪，随着经济社会的飞速发展和科学技术的进步，全 球汽车产业得到迅猛发展。由此引发的能源短缺和环境污染 已经成为当今社会的两大突出问题。为寻求人类社会与汽车 产业的可持续发展，电动汽车(electric vehicle,EV)的开发利用 越来越受到世界各国政府和汽车产业界的高度重视[1]。电池模 块是电动汽车的动力源泉，承担着电动汽车全部或部分动力 输出，其性能的优劣直接影响电动汽车的动力性能和续驶里 程。目前电池模块的问题主要体现在两个方面：其一是动力电 池比能量不高，影响电动汽车续驶里程的要求，价格太高直接 影响电动汽车的初始成本；其二是电池的性能差，使用寿命低
Research progress of energy managemÁent system for electric vehicle LV Shuai-shuai, WANG Xing-xing, NI Hong-jun, YUAN Yin-nan (School of Mechanical Engineering, Nantong University, Nantong Jiangsu 226019, China)
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图 １ 电动汽车能量管理系统
综
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诊断故障、保持工作正常或保持最优运行状态，如通过参考电 机驱动器、变频器、电源转换器的信号，电机控制器避免蓄电 池的过度深放，通过平衡单元保持各电池的电量均衡和温度 均衡等[4]。从而实现控制电池的充电、显示蓄电池的荷电状态 (state of charge，SOC)和健康状况(state of health, SOH)、预测剩 余行驶里程、调节车内温度、调节车灯亮度以及回收再生制动 能量为电池充电等功能[5]。
影响电动汽车的使用成本[2]。通过电动汽车能量管理系统(en-
剩余电量以及车速和充电时显示充电的状态等，使驾驶员心
ergy management system，EMS) 的正常工作可以使电池模块的
中有数，操作正确；上述信息也将随时传送给电脑，用来分析
性能得以充分发挥，合理地调配和使用有限的车载能量，减少
１ 能量管理系统工作原理与功能
１．１ 能量管理系统工作原理概述
EMS 在 EV 中的目的是控制能量在电力储存装置 (蓄电 池，超级电容器)、发电设备(燃料电池)和电动马达之间，包括 电力电子转换器、控制系统和辅助存储设备中的流动，使其具 有最高的效率水平[3]。
能量管理系统是以微处理器为核心的电控系统 (图 1)，是 由微处理器、传感器和执行器组成。通过安装在电动汽车内的 各种传感器，EMS 可以获得所需的信息，并随时向驾驶员提供 有用的信息，例如车辆运行时显示蓄电池的电压、电流、温度、
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Βιβλιοθήκη Baidu
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合 推 出 了 BADICOACH 系 统 ， 德 国 的 B.Hauck 设 计 了 BATTMAN 系统。BADICHEQ 系统由 26 个蓄电池组成，能够 采集电流、温度和电压信号，同时具有数据通讯、均衡控制和 数据显示功能。BADICOACH 系统是对 BADICHEQ 系统的改 进：(a)具有电池诊断相关功能，对最近个充放电周期的详细数 据进行存贮并允许在对电池好坏作判断时进行快速查找电池 基本信息和错误使用情况；(b) 在安全管理方面显示最差的单 体电池的 SOC 并提供保护。BATTMAN 系统的最大特点是将 不同型号动力电池模块做成一个系统，通过改变硬件的跳线 和在软件上增加选择参数的办法，来实现对不同型号电池组 的管理[8,19-20]。
述
电动汽车能量管理系统的功能及研究进展
吕帅帅， 汪兴兴， 倪红军， 袁银男 (南通大学 机械工程学院，江苏 南通 226019)
摘要：通过对电动汽车能量管理系统典型结构的分析，简述了电动汽车能量管理系统的功能。由于电池模块的管理既是 能量管理系统的核心部分，也是电动汽车电池的安全保障，因而系统地总结了电池能量管理系统的功能；介绍了国内外 能量管理系统的研究现状，在分析能量管理性能的基础上，提出了电动汽车能量管理系统的研究发展方向。 关键词：电动汽车；电池；能量管理系统；荷电状态 中图分类号：ＴＭ ９１２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－０８７ Ｘ（２０１４）０２－０３８６－０４
(6) DC-DC、DC-AC 转换功能 如果车辆安装辅助电池，电池能量管理系统应能控制动 力电池组随时给辅助电池模块充电保证辅助电池模块的供电 功能，即 DC-DC 的转换功能，保证低压系统的正常工作。当应 用异步电机时，电池能量管理系统尚有 DC-AC 的转换功能保 证电动汽车的正常运行。 (7) 解决性能一致性的保护功能 当电池性能一致性偏差引起某个电池性能变化很大，达 到影响系统工作或该电池受到损坏威胁时，两个电池之间有 旁通线路并有控制模块时，电池管理系统应指令模块功能启 动，进行补偿，又能保证系统在偏低电压下维持工作以便维 修。 (8) 对电池模块的冷却和排除充电时产生的氢气 电池箱内的冷却风扇有两种功能，其一是电池模块的冷 却，尤其是充电过程中参与工作的必要性，其二是将电池模块 充电过程中排出的氢气排除电池箱外，防止氢气聚集引起爆 炸的可能性。
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｔｙｐｉｃａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｅｎｅｒｇｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｏ ｓｕｍｍａｒｉｚｅ ｔｈｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎ． Ｔｈｅ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｂａｔｔｅｒｙ ｍｏｄｕｌｅ ｗａｓ ｔｈｅ ｃｏｒｅ ｐａｒｔ ｏｆ ｔｈｅ ｅｎｅｒｇｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ ｂａｔｔｅｒｉｅｓ． Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ， ｔｈｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｂａｔｔｅｒｙ ｅｎｅｒｇｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ｗａｓ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ． Ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｅｎｅｒｇｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ａｔ ｈｏｍｅ ａｎｄ ａｂｒｏａｄ ｗａｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｔｒｅｎｄ ｗａｓ ｐｏｉｎｔｅｄ ｏｕｔ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｅｎｅｒｇｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ； ｂａｔｔｅｒｙ； ｅｎｅｒｇｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ； ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ
１．２ 电池能量管理系统的功能
电池能量管系统是电动汽车电池的“保护神”，通过对电 池组实施有效的管理，有利于确保电动汽车的安全、保障电池 组的性能、提高电池使用效率，进而提高整个系统的可靠性和 稳定性。典型的电池能量管理系统应具备如下功能[4-8]：
(1) 对电池工作状态的监测与控制功能 电池能量管理系统通过安装在电池箱内的传感器提供的 信号对电池进行管理。实时采集每块电池的端电压、温度、充 (放)电电流、内阻以及电池组总电压等数据；由于温度的变化 对其他参数都有一定的影响，所以一般用电池模块的温度作 为控制的指令信号，通过将事先设定的温度值与测得的温度 值的比较，来决定是否对电池进行冷却[6]。 (2) 对能量的检测功能 电动汽车在行车过程中，电池能量管理系统能够随时对 车辆的能耗进行计算，最终给出该电池箱内电池模块剩余的 能量值，预报电池组剩余多少能量，计算在电动状态下还能运 行的路程。使驾驶人员知道车辆的续驶里程,以便决定如何行 驶，在能量允许的条件下使车辆行驶到具有充电功能的地方， 补充电量防止半路抛锚。 (3) 监测与预警控制功能 在电池工作状态下(充、放电)对电池模块的工作性能、安 全性能进行监测，并对有关参数做记录、内存或进行提示、警 告或指令停车、停机(充电)，即对过压、过流、欠压、绝缘等提出 警示与控制功能。及时提醒用户更换电池，以免影响整个电池 组的可靠性和稳定性，延长电池组的寿命，降低使用成本[7,9]。 (4) 保证正常的充电功能 电池能量管理系统随时参与整车检测工作，检测电池的 工作状态，尤其对每块电池的技术状态进行检测分析，将检测 的数据在车辆停驶、充电之前“通知”充电机，即“车与机”的 对话。告诉充电机，电池组的工作状态及每只电池的技术状 态，“落后”电池和“先进”电池性能差异。此时充电机应采用 什么样的充电模式给电池充电，才能达到给电池充足，性能好 的电池不能过充，而性能差的电池又能充足，保证整车能量的 供应。在放电过程中保证性能差的电池不能过放，这一点应当 是电池能量管理系统最重要的功能之一[6]。 (5) 提高电动汽车的性能 EV 上的电池组，通常都是由几千个单体电池串并联起来 工作。而电池组的实际容量数值，就是容量最低的单体容量 值，这样就使 EV 的实用性大大降低。EMS 能够及时给出电池 状况，挑出有问题的电池，并采用均衡技术保持整组电池运行 的高效性[8]。
２ 能量管理系统研究现状
２．１ 国外能量管理系统研究现状
国外电动汽车的研究起步早，并且在能量管理方面做了 大量的理论和实践工作。目前对于 EMS 的研究主要集中在以 下三个方面：荷电状态(SOC)和健康状况(SOH)的估计、电池组 的专家诊断系统、电池组的均衡管理策略[8,10]。
(1) 荷电状态(SOC)和健康状况(SOH)的估计 EMS 对于 SOC 和 SOH 的估计，一般由 CPU 模块进行计 算。目前 SOC 和 SOH 估计策略国外有较多的研究[11-12]，方法主 要有传统的安时积分法和电源的等效电路模型，最近几年兴 起的方法有卡尔曼滤波法[13]、神经网络法[14]、线性模型法 及 [15] 一些其他衍生的算法[16]。针对传统 SOC 估计方法的各种不足， 在分析动力电池 SOC 影响因素的基础上，采用神经网络算法 及支持向量回归算法进行了动力电池的 SOC 和 SOH 估计研 究，并对这两类算法的估计性能进行了综合评价。其中，神经 网络算法选取了典型的 BP 神经网络和具有动态辨识能力的 Elman神经网络两类典型算法；支持向量回归算法采用了它的 两种基本算法：ε-SVR 算法和 ν-SVR 算法。结果表明：该四种 方法都能很好地逼近实际值，平均估计误差都小于 2%，满足 实际的要求，但 ν-SVR 算法的平均估计性是最优的 [17]。Motorola 和美国 Minnesot 大学合作开发出的电导测试法，通过测 量电池极板表面情况，判定化学反应能力从而确定蓄电池的 健康状态(SOH)；美国 Midtronics 公司开发的 Midtronics 电导 仪能够快速、简单、精确地测试出电池的健康状态(SOH)[18]。 (2) 电池组的专家诊断系统 根据国际电工学会(IEC)在 1995 年制定的电池管理系统 标准的要求，电动汽车用电池管理系统必须具备一定的电池 诊断功能，包括不健康电池早期报警和提供电池老化信息。近 十年，国外各大公司均对此进行大力攻关研究，并在其运行使 用的电池管理系统中加入了一定的电池诊断功能[8]。 德国 Mentzer Electronic GmbH 和 Werner Retzlaff 公司联
电池模块故障，实现最佳的充电方式，延长电池模块的使用寿
命，增加电动汽车的使用安全感。因此，电动汽车能量管理系
统(EMS)作为电动汽车的智能核心，在电动汽车整车设计过程
中备受电动汽车科研人员和使用者的重视。
收稿日期：２０１３－０６－１４ 基金项目：国家科技支撑计划课题（２０１１ＢＡＧ０２Ｂ１０）；南通市应用 研 究 计 划 项 目 （ＢＫ２０１１０２９）； 南 通 大 学 自 然 科 学 基 金 项 目 （１１ＺＹ００７） 作者简介：吕帅帅（１９８８—），男，江苏省人，硕士生，主要研究方向 为新能源汽车和燃料电池。 通信作者：倪红军（１９６５—），男，江苏省人，教授，硕士生导师，主 要研究方向为新能源汽车和燃料电池。
21 世纪，随着经济社会的飞速发展和科学技术的进步，全 球汽车产业得到迅猛发展。由此引发的能源短缺和环境污染 已经成为当今社会的两大突出问题。为寻求人类社会与汽车 产业的可持续发展，电动汽车(electric vehicle,EV)的开发利用 越来越受到世界各国政府和汽车产业界的高度重视[1]。电池模 块是电动汽车的动力源泉，承担着电动汽车全部或部分动力 输出，其性能的优劣直接影响电动汽车的动力性能和续驶里 程。目前电池模块的问题主要体现在两个方面：其一是动力电 池比能量不高，影响电动汽车续驶里程的要求，价格太高直接 影响电动汽车的初始成本；其二是电池的性能差，使用寿命低
Research progress of energy managemÁent system for electric vehicle LV Shuai-shuai, WANG Xing-xing, NI Hong-jun, YUAN Yin-nan (School of Mechanical Engineering, Nantong University, Nantong Jiangsu 226019, China)
２０１４．２ Ｖｏｌ．３８ Ｎｏ．２
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综
述
诊断故障、保持工作正常或保持最优运行状态，如通过参考电 机驱动器、变频器、电源转换器的信号，电机控制器避免蓄电 池的过度深放，通过平衡单元保持各电池的电量均衡和温度 均衡等[4]。从而实现控制电池的充电、显示蓄电池的荷电状态 (state of charge，SOC)和健康状况(state of health, SOH)、预测剩 余行驶里程、调节车内温度、调节车灯亮度以及回收再生制动 能量为电池充电等功能[5]。
影响电动汽车的使用成本[2]。通过电动汽车能量管理系统(en-
剩余电量以及车速和充电时显示充电的状态等，使驾驶员心
ergy management system，EMS) 的正常工作可以使电池模块的
中有数，操作正确；上述信息也将随时传送给电脑，用来分析
性能得以充分发挥，合理地调配和使用有限的车载能量，减少
１ 能量管理系统工作原理与功能
１．１ 能量管理系统工作原理概述
EMS 在 EV 中的目的是控制能量在电力储存装置 (蓄电 池，超级电容器)、发电设备(燃料电池)和电动马达之间，包括 电力电子转换器、控制系统和辅助存储设备中的流动，使其具 有最高的效率水平[3]。
能量管理系统是以微处理器为核心的电控系统 (图 1)，是 由微处理器、传感器和执行器组成。通过安装在电动汽车内的 各种传感器，EMS 可以获得所需的信息，并随时向驾驶员提供 有用的信息，例如车辆运行时显示蓄电池的电压、电流、温度、
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综
述
合 推 出 了 BADICOACH 系 统 ， 德 国 的 B.Hauck 设 计 了 BATTMAN 系统。BADICHEQ 系统由 26 个蓄电池组成，能够 采集电流、温度和电压信号，同时具有数据通讯、均衡控制和 数据显示功能。BADICOACH 系统是对 BADICHEQ 系统的改 进：(a)具有电池诊断相关功能，对最近个充放电周期的详细数 据进行存贮并允许在对电池好坏作判断时进行快速查找电池 基本信息和错误使用情况；(b) 在安全管理方面显示最差的单 体电池的 SOC 并提供保护。BATTMAN 系统的最大特点是将 不同型号动力电池模块做成一个系统，通过改变硬件的跳线 和在软件上增加选择参数的办法，来实现对不同型号电池组 的管理[8,19-20]。