北京交通大学-电池管理系统研发进展和产业化现状

1、电池管理系统研发进展和产业化现状姜久春北京交通大学惠州市亿能电子有限公司2009-7目录第一部分 前期工作基础第二部分 在研课题第三部分 产业化进程BMS的研究历程1999年，开始BMS的研究，并为汕头国家电动汽车试验示范区提供样品（铅酸电池）2002年，在东风电动混合动力汽车上得到应用（镍氢电池）2003年，在北京“一区一线”纯电动巴士采用（铅酸）2004年，为北京双电源无轨电车配套150台车（铅酸、锂离子电池）2005年，研究锂离子用BMS，并为北京121路纯电动公交车配套2006年，为重庆长安HEV轿车(CV11和CV8)配套（镍氢电池）2007年，为北京奥运纯电动客车样车提供BMS（锂

2、离子电池）2008年，为北京奥运实际用55辆纯电动大客车配套，并实现了“零故障”运行（锂离子电池）2008年，获得国家“863”项目资助，购置Digatron电池测试设备，进行BMS核心关键技术研究2009年，为北京西城环卫配套BMS（锂离子电池）2009年，为世博会纯电动客车样车提供BMS（锂离子电池）前期工作基础成功案例前期工作基础EV用BMS系统结构前期工作基础HEV用BMS系统结构前期工作基础前期工作基础BMS主要功能与技术参数主要功能1. 电池单体电压及总电压的检测2.3.4.5.6.7.8.9.电池组充放电电流检测电池组SOC估算电池组绝缘测量电池箱热管理电池组运行和和故障数据记录

3、对电池组实行均衡与车载控制器及显示系统通信与充电机通信，为充电机提供电池充电信息10.计算机运行监控和手持数据设置和数据转储11.提供电池组故障信息12.记录电池组使用次数技术参数1. 工作电压：12V系统：DC 918V24V系统：DC 1829V2. 电压测量精度：0.5%3. 温度测量范围：-40704. 温度测量精度：15. 电流测量精度：0.5%6. SOC测量精度：5%7. 最大工作相对湿度： 90%1、电池组SOC估算针对纯电动车辆综合利用安时积分、OCV-SOC曲线、实际可用容量修正并结合电池组一致性对电池组SOC进行估算。针对混合动力车辆在电池建模和OCV-SOC曲线基础上，

4、考虑电池极化效应的影响，利用双卡尔曼滤波器同时计算内阻抗和SOC以及其误差，有效将SOC估算误差控制在5%以内。BMS的主要特点前期工作基础2、充电过程管理提出BMS和充电机配合的充电模式基于最高单只电池电压控制模式考虑环境温度对充电电流的影响考虑老化程度对充电电流的影响前期工作基础3、数据记录 运行数据记录 故障数据记录 电池充放电总容量记录 电池和BMS的统一编码前期工作基础在线监控数据分析手持设备液晶显示前期工作基础4、辅助设备高原试验高温试验低温试验前期工作基础5、性能测试6、电磁兼容测试前期工作基础在国内外核心刊物以及学术会议上发表相关论文60余篇，其中EI检索18篇，获发明专利3项

5、。授权发明专利：02100307.6 一种串联电池组自动均衡充电装置申报发明专利：200910119882.2串联电池组荷电状态的测量方法200710122093.5蓄电池多单元同步充放电装置及方法前期工作基础BMS作为电动汽车的组成部分获得2007年教育部科技进步一等奖，2008年国家科技进步二等奖前期工作基础成组寿命模型分析和量化评价方法电池的数学建模和模型参数在线识别电池组SOC和SOE电池最大允许充电电流计算方法电池一致性评价体系和高效均衡策略在研项目电池测试平台在研项目1.成组寿命模型分析和量化评价方法研究内容模拟工况测试定量分析工作电压、工作电流、环境温度对电池组SOH的影响电池组

6、容量、内阻、极化电压随SOH的变化曲线研究目标有效估算电动汽车环境下动力锂电池组的使用寿命。建立电池组的寿命模型，得出的电池组SOH = f (V,I,T,t)特性曲线在研项目电池极化电压的快速识别方法研究目标电池建模方法和电池极化电压的快速识别方法从电池外特性到内部状态的过渡SOH = f (V,I,T,t)在研项目2.电池的数学建模和模型参数在线识别研究内容电池建模的可行性分析电池模型阶次的影响因素3.电池组SOC和SOE研究内容电池组SOC的定义与工况的解耦方法采用容量和能量定义电池剩余电量的差异电池组SOE的定义方法不一致条件下电池组的SOC和SOE定义和估算方法研究目标为电池组的状态

7、有效估计提供理论依据和数据支持SOH = f ,I,T,t) (V在研项目4.电池最大允许充电电流计算方法研究内容分析恒压恒流充电方式的优缺点建立BMS与充电机的配合充电模式动态跟踪电池的模型参数提出一种以BMS为核心，电池模型参数状态为反馈量的多变量闭环控制系统。研究目标有效地平衡电池充电高效性、快速性和长寿命之间的矛盾，使得电池在充电过程中内部参数既不超过安全范围，同时又可以提高充电效率，缩短充电时间。d通过 I = f(Ca,r ,Vp,T)计算出电池(组)最大允许充电电流，在研项目5.电池一致性评价体系和高效均衡策略研究内容通过电池组不一致性影响因素分析定量给出组内单体电池的容量、内阻

8、、极化及SOC的对电池组特性及车辆性能的影响因子，研究成组电池的高效均衡策略研究目标以电池容量和能量的最大利用率为目标，研究成组电池的高效均衡策略，为电池成组和一致性评价提供理论依据。在研项目产业化进程北京交通大学在电动汽车电池管理系统领域有着多年的深入研究，现已成功研制出多套混合电池与纯电动汽车电池管理系统方案，近年来，更是以产学研合作的方式与惠州市亿能电子有限公司进行合作，充分利用企业产业化条件与高校研发条件，实现优势互补，结合实际对电池管理系统不断进行改进，并将之转化为产品，向产业化方向推进，部分产品已完成了各类检测验证，并实现小批量生产销售。高校研发转化为产品改进方案与企业合作实现产业

9、化校企合作优化工艺产业化进程产业化进程北京交通大学与惠州市亿能电子有限公司已成功开发混合动力与纯电动汽车电池管理系统产品25款，分别适用镍氢、锰酸锂、磷酸铁锂、钛酸锂、钠硫等不同类型电芯。并成功装车运行17款，另8款电池管理系统正在进行整车调试和运行。所研制的电动汽车电池管理系统在混合电动小轿车、混合动力客车、纯电动公交大巴、纯电动小轿车、环卫车、邮政车、工程车上成功运行，受到客户认可及政府的表彰。序号产品类型适配电芯配置方案产品尺寸备注基本尺寸（mm）安装尺寸（mm)1HEV01镍氢HEV：10节电芯为一组，12组120串或12节电芯为一组，10组120串295*110*55255*100或255*1252EV01锰酸锂1主+10从（1从可带16节电芯）+有、无液晶220*135*40220*187或208*123可扩展到16从3EV02磷酸铁锂、锰酸锂1主+2从或4从或8从（1从可带30节电芯）+有、无液晶240*160*42/可扩展到16从4HEV02镍氢HEV：10节电芯为一组，28组280串330*215*53230*201（6个孔）5EV03磷酸铁锂、锰酸锂1主+4从（1从可带48节电芯）+有、无液晶+均衡220*135*40220*187或208*123产业化进程部分BMS产品型号规格产