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蓄电池与电池管理系统综述姓名：李率博学号：101606119班级：汽电101班蓄电池与电池管理系统综述汽车工业的迅速发展，推动了全球机械、能源等工业的进步以及经济、交通等方面的发展，同时也极大的方便了人们的生活。但是，传统的内燃机汽车所固有的消耗能源、污染环境的缺陷也一直影响和困挠着人们的生活及社会的发展，随着保护环境、节约资源的呼声日益高涨，电动汽车作为无污染、能源可多样化配置的新型交通工具，近些年来引起了人们的普遍关注并得到了极大的发展。而开发电动汽车的竞争，最重要的就在于开发车载动力电池和电池管理系统的竞争。1、蓄电池电动汽车用动力蓄电池与一般启动蓄电池不同，它的基本要求为：高能量密度；高功率密度；较长的循环寿命；较好的充放电性能；电池一致性好；价格较低；使用维护方便等。当前研究开发的电动汽车动力电池主要包括铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池、锌空气电池、铝空气电池、超级电容器、质子交换膜燃料电池等。下表为各种动力蓄电池的优点与缺点类型优点缺点铅酸电池铅酸电池具有可靠性好、原材料易得、价格便宜等优点，比功率也基本上能满足电动汽车的动力性要求。一、比能量低，所占的质量 和体积太大，且一次充电行驶里程较短；二、使用寿命短，使用成本过高。镍氢电池启动加速性能好，快速充电时间短，一次充电后的行驶里程较长，不会对周围环境造成污染，易维护。充电过程中容易发热，在高温状态下正极板的充电效率变差，并加速正极板的氧化，使电池的寿命缩短。负极储氢合金加速氧化，并使储氢合金平衡压力增加，储氢合金的储氢量减少，降低镍氢电池的性能。镍氢电池在充电后期，会产生大量的氧气，如果安全阀不能及时开启，会有发生爆炸的危险。锂离子电池电压高达3.64V，比能量达到100120Wh/kg，比功率高达1500W/kg，循环寿命可达1000次。充电放电效率高，功率输出密度大，没有记忆效应等，其能量达到铅酸电池的3倍以上，高安全性（固态）、环保性好等。快速充、放电的性能较差，需要解决对其充放电过程的控制和配备专用的充电器。对于大容量锂离子电池组，还需要解决电池组的可靠性和各个单体电池之间的一致性。锂的制取较困难，管理和使用较复杂，要求有严格的安全措施，其附属装置更复杂，也增加了电池组的造价。锌空气电池锌空气电池具有高比能量（理论比能量可达1350Wh/kg，目前的实际比能量只达到180230Wh/kg），免维护、耐恶劣工作环境，清洁安全可靠等优点。成组的锌空气电池具有良好的一致性，没有充放电不均匀现象。比功率较小，不能存储再生制动的能量，寿命较短，不能输出大电流及难以充电等缺点。一般为了弥补它的不足，使用锌空气电池的电动汽车还会装有其它电池以帮助起动和加速。铝空气电池铝空气电池具有高比能量（理论比能量可达3100Wh/kg，目前的实际比能量只达到350Wh/kg），质量轻，清洁安全，原料丰富，生产成本低。可采用更换铝电极的方法解决铝空气电池充电较慢的问题。比功率较低，充电和放电速度比较缓慢，电压滞后，自放电率较大。超级电容器没有任何化学反应，不对周边环境造成污染；功率密度高于现有各种蓄电池，并具有高能量密度；能实现快速充电；循环寿命长，性能稳定，没有任何噪声，结构简单，质量轻，体积小，免维修。当单体电容器进行串联时，单体与单体之间存在的差异会影响电容器组件的性能。质子交换膜燃料电池无噪声、运行寿命长、可靠性高、维护性能好，实际效率能达到普通内燃机的2至3倍，加之其最终产物又是水，真正达到清洁、可再生、无排放的要求，而且，燃料电池也不需要像其它电池那样进行长时间的充电，它只需要像给汽车 加油一样补充燃料即可。电极材料稀少，膜电极的制备工艺复杂，电池组成本高。2、电池管理系统我国已开发多种应用在电动车辆上的蓄电池管理模块，根据电动车辆所采用的动力电池的类型和动力电池组的组合方法，电池组管理系统主要包括：动力电池组管理系统；高压电线线路管理系统；热（温度）管理系统。2.1 动力电池组管理系统动力电池组管理系统要承担动力电池组的全面管理，一方面保证动力电池组的正常运作，显示动力电池组的动态响应并及时报警，使驾驶员随时都能掌握动力电池组的情况。另一方面要对人身和车辆进行安全保护，避免因电池引起的各种事故。动力电池组需要用多节单体电池或多个蓄电池串联起来组成，动力电池组的总电压为200400V。动力电池组管理系统一般采用微处理器通过标准通信接口、CAN总线和控制模块等对动力电池组进行管理。动力电池组管理系统的基本功能如下：1) 监控动力电池组电力的充电和放电时的电压和电流、动力电池组的温升等。通过显示装置，动态显示蓄电池在充电和放电工作过程中的SOC的变化，避免动力电池组过充或过放，保护蓄电池不会受到人为的损害，保持电池组的最佳状态。2) 对单节电池动态电压和温升的变化进行实时测量，对电池组中各个电池的不一致性等进行监控和管理，及时地发现和剔除有性能缺陷的单体蓄电池。3) 动力电池组管理系统应具有对SOC的显示功能或车辆在线可行驶里程显示功能，SOC的误差8%，配备故障诊断专家系统，可以早期预防动力电池组的故障和隐患。具有自检和诊断功能，以及高抗干扰能力。4) 动力电池组的总电压可以达到200400V，高电压应采取有效的隔离措施。一般要求将动力电池组与乘坐区分离。车辆停止使用时，自动切断电源，电动车辆发生碰撞或倾覆时，电池管理系统应能立即切断电源并报警，不会发生电解液对人体的伤害或引起火灾。2.2 热（温度）管理系统一般情况下，动力电池组在工作时有发热现象，用温度传感器来测定每一个电池在工作过程中的温度对蓄电池组进行管理。并采用强制通风，保证电池组正常的工作温度和延长蓄电池的寿命。对蓄电池的“不一致性”的监测，是利用该“不一致性”在电池的充电过程中，电池的温度高于正常电池温度的原理来识别“不一致性”的蓄电池。如果发现某个电池的温升处于不正常状态，故障诊断系统会报告该蓄电池的所在位置。2.3 线路管理系统高压电线线路管理系统监控电动汽车上的线路问题，一边及时报警以免造成不必要的损失。当前电动汽车正处于又一次发展高潮，电动汽车技术的全面发展，重点在能量存储技术和动力