电池管理系统的功能及结构

电池管理系统的功能及结构

电池管理系统应具备通用性和扩展性，其功能可用于对某些电池的管理中。因而对管理系统有一定的可靠性及稳定性的要求，整个系统构造也要经过分析。若要得到如磷酸铁锂、锰酸锂等电池或混合动力汽车、纯电汽车等车型的使用需求，则需针对各种电池及多种车型对于电池管理系统的相关需求进行分析，本节对混动汽车电池管理系统的系统构造进行分析，提出了相关功能要求，并区分了不同电池的管理系统。

1 电池管理系统的功能

电池管理系统的主要功能

1）实时采集电池系统运行状态参数

采集纯电汽车电池系统的相关信息，包括：电池系统电压及总电压、温度、充放电电流、绝缘状态等。电池系统中单个电池具有不同的使用状态，电池系统中单个电池较为直接的使用状态可以通过单个电池的电压和整个模块温度获得，因而对每块电池的电压以及温度都要进行实时监控。电池系统能量转换的直接体现就是充放电电流，同时，充放电电流也是系统状态管理的重要根据。电池系统总电压是系统核心参数之一，对于电池系统的管理运行至关重要，是电池系统总体状况的体现。电池系统总电压很高，若系统出现故障，绝缘导致电压为零，会对汽车整车及车内人员形成安全隐患，因此对于电池系统绝缘状态的持续性监控

很有必要。

2）电池的SOC估算

电池的剩余电量（State of Charge，SOC）是指电池当前存储的电量[15]，是电池的主要参数之一，若能实时得到出汽车电池系统的SOC，从而显示出汽车动力系统的剩余电量，就可以为汽车管理控制标定方向，规范控制策略，确保电池系统的工作效率及安全性。

3）电池组热管理

电池自身性质决定了其使用时自身温度一定会影响使用性能[16]。电池组热管理系统为电池组安全、高效的使用提供了重要保证，主要是采用电风扇降温或电阻丝升温以及温度监测等方式保证电池系统的温度稳定在正常工作温度区间中。热管理系统的主要工作方法是利用传感器对监测其温度，并显示出热源与其对应得温度，通过分析两者之间的关系，定位电池系统外壳和模块的安装位置，判定是否需要降温（或升温），并快速实现热平衡。

4）一致性补偿

将单个电池串联成组投入使用的重要手段就是电池系统的一致性评价与均衡，这种技术对电池系统的使用效率及安全性有很大影响。实时监控获得的电池系统的状态经过电池管理系统的分析，对电池系统做出一致性评价，当评价结果不良时，反馈给电池管理系统，并对电池系统进行均衡调整。

5）能量管理

电池管理系统在电池使用过程中实时监控电池的剩余电量，当监测到目前电池电量过低时，对电池进行充电，若电池充电基本完成，继续充电会使电池电量过高，此时电池管理系统对其进行限制充电，并在使用时增加放电量。通过这种方式，电池管理系统可以对电池系统的任何使用状态做出合理判断并控制其充放电电流及功率大小。

6）故障诊断与报警

电池系统在任何状态下均有安全电压、温度及电流等的正常使用范围，因此在汽车动力电池系统使用过程中，电池管理系统会持续对这些指标进行监测并控制，当任何参数超过上限值时均会发生报警，从而确保了电池使用的安全。

7）信息交互

电池管理系统可以通过信息交互实现与外界控制端口（整车控制、充电机、

PC机等）的同步工作。目前常用的信息交互方式是依靠CAN总线来实现的，部分系统通过RS232或RS485实现信息交互。

以上所有功能都是电池管理系统必不可少的，同时，针对不同的使用环境以及不同的电池种类，电池管理系统在功能细节上也有显著不同。