《电动汽车驱动与控制技术》课件 第5章 电动汽车动力电池技术

本章内容5.1动力电池的概念及分类5.2动力电池的结构与原理5.3电动汽车动力电池的基本参数5.4电动汽车对动力电池的要求5.5电动汽车的常用动力电池5.6电动汽车动力电池的测试与管理第五章电动汽车动力电池技术5.1动力电池的概念及分类

动力电池：

全球电动汽车行业基本约定：为电动汽车提供驱动动力的电池统称为动力电池，包括传统的铅酸蓄电池、镍氢电池以及新兴的锂离子电池等。

在GB/T19596-2004标准中，动力电池（TractionBattery）的定义为：为电动汽车动力系统提供能量的蓄电池。5.1动力电池的概念及分类

电动汽车动力电池有多种分类方法，在此仅介绍以下两种分类方法：按电池的工作性质及使用特征分类一次电池二次电池储备电池燃料电池

按照电池的反应原理分类化学电池生物电池物理电池5.2动力电池的结构与原理

5.2.1动力电池的组成

只有当单体电池的基本化学部件工作时，化学能才能转化为电能。这些基本部件就是电池的基本组成部分，包括正极活性材料、负极活性材料、电解质、隔

膜、外壳及导电栅等。

动力电池工作时，在两电极上会发生化学反应，一端释放电子而另一端获得电子5.2动力电池的结构与原理

5.2.2动力电池的工作原理

动力电池利用正负极之间的氧化还原反应来完成充放电：当电池放电时，正极从外部电路获得电子，发生还原反应；负极向外电路释放电子，发生氧化反应。当电池充电时，正极向外电路释放电子，发生氧化反应；负极从外电路获得电子，发生还原反应。

氧化还原反应的反应式正极：负极：5.2动力电池的结构与与原理

铅酸蓄电池在充放电时所发生的氧化还原反应a)充电过程b)放电过程

铅酸蓄电池的正极材料是二氧化铅

负极材料是海绵状纯铅，电解质材料为纯硫酸

与蒸馏水按一定比例配制而成的溶液。5.2动力电池的结构与与原理

放电时正极的反应式为：

此时负极的反应式为：充电时正极的反应式为：此时负极的反应式为铅酸蓄电池在充放电时总的化学反应式为：5.3电动汽车动力电池的基本参数

用来表征电动汽车动力电池的指标很多，这里重点对电动汽车动力电池的电性能及储存性能进行介绍。1.电压动力电池的电压分为电动势、端电压、终止电压、开路电压、工作电压、额定电压、充电电压等。（1）电动势：又称电池标准电压或理论电压，为电池断路时正负两极间的电位差。（2）端电压和终止电压：指电池接通负载后两电极之间的有效电压，用Vt表示。（3）开路电压：在开路状态下（即无负荷情况下），电池两电极之间的内电压。

（4）工作电压：指电池在某负载下实际的放电电压，通常是指一个电压范围。5.3电动汽车动力电池的基本参数

（5）额定电压：又称为公称电压，是指该电化学体系的电池工作时公认的标准电压。（6）充电电压：指外电路直流电压对电池充电的电压。（7）电压效率：指电池的实际输出电压与电动势的比值。2.内阻内阻是指电流流过电池内部时所受到的阻力。一般所说的内阻是指充电态内阻及电池充满电时的内阻。电池的内阻越大，电池自身消耗的能量越多，电池的使用效率就越低。3.容量和比容量动力电池完全放电过程中，电极的通电材料所能释放出的电荷数量称为电池容量，用符号C表示，其单位为安时（A·h）。5.3电动汽车动力电池的基本参数

比容量是指单位质量或单位体积的电池所能给出的电量，相应地也称为质量比容量或体积比容量。4.能量和比能量动力电池的能量是指电池在一定的放电条件下，对外做功所能输出的电能，通常用瓦时（W·h）表示，它等于电池的放电容量和电池平均工作电压的乘积。比能量分为质量比能量和体积比能量，分别指单位质量和单位体积的电池所能输出的能量。5.效率动力电池的效率包含电池的充放电效率或能量输出效率两种，在没有特别说明的情况下，本书均是指能量输出效率。电池的能量输出效率也称电能效率，是指电池放电时输出的能量与充电时输入的能量之比。5.3电动汽车动力电池的基本参数

6.功率和比功率动力电池的功率是指在一定的放电条件下，电池在单位时间内所能输出的能量，单位是瓦（W）或千瓦（kW）。电池的单位质量或单位体积的功率称为电池的比功率，单位是瓦/千克（W/kg）或瓦/升（W/L）。动力电池的比功率是评价电池性能优劣的重要指标之一。7.荷电状态动力电池的荷电状态，又称剩余电量，是指电池当前还有多少电量。常取其与额定容量或实际容量的比值（称荷电程度），是人们在使用中最关心，也最不易获得的参数。荷电量可以通过测量内阻、电压、电流的变化等方式进行推算。8.储存性能和自放电动力电池的储存性能是指电池在开路时，在一定条件下（如湿度、温度等）储存一定时间后主要性能参数的变化，包括容量的下降、外观情况有无5.3电动汽车动力电池的基本参数

变化或渗液现象。对于所有的化学电池，即使在与外部电路没有接触的条件下开路设置，经过干储存（不带电解液）或湿储存（带电解液）一定时间后，其容量会自行降低，这个现象称为自放电。9.寿命（1）储存寿命：指从电池制成到开始使用之间允许存放的最长时间，以年为单位。（2）使用寿命：指电池实际使用的时间长短。对一次电池面言，电池的寿命是指给出额定容量的工作时间。对二次电池而言，电池的寿命分充放电循环寿命和湿搁置使用寿命两种。（3）循环寿命：指电池在满足规定条件下所能达到的最大充放电循环次数。5.4电动汽车对动力电池的要求电动汽车的行驶环境和工作状态复杂多变，加之电动汽车对动力性能和续驶里程的特殊需求，均对动力电池提出了更高的要求:比能量高比功率大充电技术成熟、时间短连续放电率高、自放率低适应车辆运行环境安全可靠寿命长，免维护5.4电动汽车对动力电池的要求比能量高：为了提高电动汽车的续航里程，要求其动力电池应尽可能储存较多的能量，但车又不能太重，同时受电动汽车的空间所限，其安装电池的空间也不能太大，这就要求动力电池具有较高的比能量。

比功率大：为了使电动汽车在加速性能、爬坡能力和负载行驶等方面能与燃油汽车竞争，要求电池具有较高的比功率。充电技术成熟、时间短：充电技术要有通用性，能够实现无线充电，在充电时间上能够实现快速充电。5.4电动汽车对动力电池的要求连续放电率高、自放电率低：电池能够适应快速放电的要求，自放电率要低，电池能够长期存放。适应车辆运行环境：电池能够在常温条件下正常稳定地工作，不受环境温度的影响，不需要特殊的加热、保温系统，能够适应电动汽车行驶时的噪声、振动等严苛环境。安全可靠：电池应干燥、洁净，电解质不会渗漏腐蚀接线柱、外壳；不会引起自燃或者燃烧，在发生碰撞等事故时，不会对乘员造成损伤。废电池能够回收处理和再生利用，电池中有害金属能够集中回收处理。电池组可以采用机械装置进行整体快速更换，线路连接方便。5.4电动汽车对动力电池的要求寿命长，免维护：电池的循环寿命不应低于1000次，在使用寿命限定时间内，不需要进行维护和修理。5.5电动汽车常用动力电池5.5.1化学类动力电池化学类动力电池是指能将化学能转变为电能的一种电池，是目前应用最为广泛，技术最为成熟的一类动力电池。化学类动力电池的研发大致经历了下面四个发展阶段。铅酸蓄电池镍氢电池锂离子电池燃料电池5.5电动汽车常用动力电池1.第一代动力电池——铅酸蓄电池铅酸蓄电池是指采用稀硫酸做电解液，用二氧化铅和海绵状铅分别做电池正极和负极的一种酸性蓄电池。其工作原理已在5.2.2节详述，它的工作过程就是化学能与电能之间相互转化的过程。优点：可靠性高、原材料易得、价格便宜，比功率也基本上能满足电动汽车的动力性要求缺点：一是比能量低，所占的质量和体积太大，且一次充电行驶里程较短；二是使用寿命短，成本过高。5.5电动汽车常用动力电池2.第二代动力电池——镍氢电池

镍氢电池属于碱性电池，是一种将物质化学反应产生的能量直接转化成电能的装置。镍氢电池的结构与铅酸蓄电池类似，主要由正极、负极、隔板和电解液等组成。镍氢电池的正极板为镍氢化合物，负极板为储氢合金，而电解液则为碱性电解液。图5-6AA型镍氢电池结构5.5电动汽车常用动力电池特点：与铅酸蓄电池相比，镍氢电池具有循环寿命长、比能量高、比功率高、无记忆效应、快速充放电、质量小、体积小、无污染、耐用等特点。反应过程正极负极充电过充电放电过放电表5-2镍氢电池正负极的充放电反应5.5电动汽车常用动力电池3．第三代动力电池——锂离子电池锂离子电池，是指分别用两个能可逆地嵌入与脱嵌锂离子Li+的化合物作为正负极，Li+在正负极之间反复进行脱出和嵌入的一种高能二次电池。正极材料在放电时发生还原反应，采用较多的是过渡金属氧化物；负极在放电时发生氧化反应；电解液是有机溶液，为离子运动提供运输介质；隔膜为正负极提供电子隔离。一个典型的以LiCoO2为正极、石墨为负极材料的锂离子电池，其电化学反应为：正极：负极：电池反应：5.5电动汽车常用动力电池工作原理：充电：锂离子从正极材料脱出，通过电解质溶液和隔膜，嵌入负极中放电：在负极碳层中的锂离子脱出，通过电解质溶液和隔膜，嵌入正极材料晶格中图5-7锂离子电池的工作原理5.5电动汽车常用动力电池锂离子电池特点：是目前电动车上最常用的电池种类之一能量密度高循环使用寿命长在同体积重量情况下，锂电池的蓄电能力是镍氢电池的1.6倍，是镍镉电池的4倍，并且目前的技术只利用了其理论电量的20%～30%5.5电动汽车常用动力电池4．第四代动力电池——燃料电池燃料电池（FuelCell）是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置，燃料和空气分别被送进燃料电池就能产生电能。组成：燃料和氧化剂供给系统水管理系统热管理系统控制系统等5.5电动汽车常用动力电池工作原理燃料电池含有阴阳两个电极，分别充满电解液，而两个电极间则由具有渗透性的薄膜所构成。氢气由阳极进入供给燃料，氧气（或空气）由阴极进入电池。水电解反应的逆过程燃料电池的阴阳极反应式如下所示：

阳极：

阴极：

电池总反应：图5-8燃料电池的工作原理5.5电动汽车常用动力电池燃料电池特点：能量转换效率高无污染寿命长运行平稳5.5电动汽车常用动力电池5.5.2物理类动力电池物理类动力电池是依靠物理变化来提供、储存电能的电池。在以化学电池为主流的电动汽车行业中，物理电池以其清洁、节能、环保的物理特性在动力电池领域占据着一席之地。常见的物理类动力电池：太阳能电池超级电容飞轮电池5.5电动汽车常用动力电池1．太阳能电池太阳能电池又称为“光电池”，是一种利用太阳光和材料相互作用直接发电的光电半导体薄片。太阳能电池基于半导体的光生伏特效应，将太阳辐射能直接转换为电能。5.5电动汽车常用动力电池基本原理：在太阳光照下，如果将P型和N型材料相接，在晶体界面处就会形成PN结。PN结内由光照产生的电子-空穴对在内建电场作用下，N区的空穴向P区运动造成P区大量正电荷的积累，而P区的电子向N区运动造成N区大量负电荷积累。如在电池两端引出金属电极，并用导线连接负载，只要光照不断，负载上就一直有电流通过。图5-9太阳能电池的发电原理5.5电动汽车常用动力电池2．超级电容超级电容是一种介于蓄电池和传统电容器之间的新型储能装置，它具有超级储电能力，可提供强大的脉冲功率，又称为双电层电容器、黄金电容、法拉第电容等。5.5电动汽车常用动力电池主要是利用电极/电解质界面电荷分离所形成的双电层，或借助电极表面快速的氧化还原反应所产生的法拉第准电容来实现电荷和能量的储存，期间不发生化学反应，因此被归为物理电池的范畴。基本原理：图5-10超级电容工作原理5.5电动汽车常用动力电池优势：超级电容反复充放电次数可达数十万次（传统化学电池只有几百至几千次），寿命上要比化学电池高出很多；超级电容在充放电时的功率密度极高，瞬间可放出大量电能，可满足电动汽车更加宽泛的电力需求；超级电容工作环境适应能力更佳，在室外-40℃~65℃温度范围内都能稳定工作。5.5电动汽车常用动力电池3．飞轮电池当飞轮以一定角速度旋转时，具有一定的动能，飞轮电池正是以其动能转换成电能的。飞轮电池通过输入/输出电子装置与外部大功率的电气系统相连，为了降低电池系统质量和制造成本，通常将电动机/发电机以及输入/输出电子装置集成在一起。根据降低空气摩擦阻力方式的不同，可以将飞轮电池分为低速飞轮电池和高速飞轮电池。组成：飞轮电动机发电机和输入/输出电子装置5.5电动汽车常用动力电池基本原理：充电时，在外电源的驱动下，电动机带动飞轮高速旋转，即用电给飞轮电池“充电”来增加飞轮转速，从而增大其储能。放电时，电动机则以发电机状态运转，在飞轮的带动下对外输出电能，飞轮转速逐渐下降，完成机械能（动能）到电能的转换。飞轮电池系统的能量转换是单线程的，不能同时输入或输出能量。特点：充电快，放电完全，质量小，能独立而稳定的输出能量，具有传统化学电池无法比拟的优势，非常适合应用于混合能量驱动的车辆中。5.6电动汽车动力电池存在的问题虽然动力电池技术已经取得了长足的进步，但是其依旧是制约电动汽车商业化运行的关键瓶颈因素。目前，动力电池产品普遍面临以下问题：电池安全性不足电池容量有限续航里程短电池循环寿命短电池质量和尺寸制约电池价格昂贵环境污染严重5.6电动汽车动力电池存在的问题1.电池安全性不足。目前中小容量动力电池的产业已经非常成功，但是大容量、高功率动力电池的安全性问题没有得到有效解决。电池容量越大，其一旦失控所造成的危害就越大。2.电池容量有限。在电池容量上，目前车用电池的容量有限，一直未能实现突破。3.续航里程短。目前，市场上使用的电动汽车一次充电后的续航里程一般为100~300km，并且还需要保持适当的行驶速度及良好的电池调节系统，而绝大多数电动汽车一般行驶环境下续航里程只有50~100km。5.6电动汽车动力电池存在的问题4.

电池循环寿命短。普通蓄电池充放电次数仅为300~400次，即使是性能良好的蓄电池，充放电次数也不过700~900次，按照每年充放电200次计算，一个蓄电池的寿命最多为4年，与燃油汽车的寿命相比太短。5.电池质量和尺寸制约。现有电动汽车电池的体积一般要达到550L，把这么大体积的电池用于家庭轿车上时，就必然要挤占轿车的行李厢空间。现有电动汽车所使用的电池都不能在存储足够能量的前提下保持合理的尺寸和质量。5.6电动汽车动力电池存在的问题6.电池价格昂贵。电动汽车蓄电池的价格约为100美元/(kW·h)，有的甚至高达350美元/(kW·h)，相比燃油汽车，电动汽车的电池成本太高，用户难以承受。7.环境污染严重。目前使用的动力电池主要为铅酸蓄电池、镍氢电池、镍镉电池，电池原料从开采到生产再到废弃后的处理，都会对环境造成污染。5.7.1动力电池充电性能测试

5.7电动汽车动力电池的测试与管理不同类型的动力电池，性能指标及检测方法不尽相同，有的性能参数可使用通用的检测设备测量，有的则需要专用的设备才能检测。蓄电池对动力电池的一般性测量方法包括：动力电池充电性能测试动力电池放电性能测试动力电池容量测定动力电池内阻测定蓄电池荷电状态（SOC）的检测方法5.7电动汽车动力电池的测试与管理1.动力电池充电性能测试蓄电池充电性能测试的内容主要包括：充电可接受电流最高充电电压充电效率耐过充电能力5.7电动汽车动力电池的测试与管理(1)

充电可接受电流对铅酸蓄电池而言，可以用定流充电至电解液开始冒气泡的时间大致确定可接受电流值。定流充电至电解液开始冒气泡的时间越短，则该充电电流值就越接近充电可接受电流；如果蓄电池需要充电很长时间电解液才有冒气泡现象，则该充电电流小于可接受电流；如果蓄电池在极短的充电时间内电解液就大量冒气泡，则表明该充电电流已超出了充电可接受电流。若蓄电池在各种荷电状态下的充电可接受电流大，则表明蓄电池接受快速充电的能力就强，蓄电池在使用过程中也不容易过充电。5.7电动汽车动力电池的测试与管理（2）最高充电电压蓄电池在各种充电电流下的最高充电电压也是衡量蓄电池充电性能好坏的重要参数，通常可由电压表直接测得。若充电电压高，则说明蓄电池充电过程中极化现象（欧姆极化、浓差极化和电化学极化等）较为严重，蓄电池的充电效率就低。5.7电动汽车动力电池的测试与管理（3）充电效率充电效率是指蓄电池被充入的电量（还原为蓄电池的化学能量）与充电过程中充电电源所消耗电能的比值。充入蓄电池的电量通常用蓄电池所放出的电量来度量，而充电消耗的总电量可通过充电过程中充电电流和时间的累积得到。充电电流的大小、充电方法、充电时的环境温度等均会影响蓄电池的充电效率。蓄电池本身充电可接受电流的大小也会影响充电效率。一般而言，蓄电池充电初期的充电效率较高，充电后期因充电极化现象较为严重，充电效率较低。5.7电动汽车动力电池的测试与管理（4）耐过充电能力蓄电池的耐过充电能力是指蓄电池在非正常充电情况下，仍然保持良好状态的能力，是蓄电池充电性能的重要指标之一。不同类型的蓄电池，耐过充电性能的评价标准和测试方法也有所不同。例如，对于镍氢电池，通常要求在1C充电率下充电90min无泄漏，充电6小时以内不发生爆炸。5.7电动汽车动力电池的测试与管理2.动力电池放电性能测试（1）定电流放电测试方法定电流放电测试需要有一个能人工调节放电电流，且在放电过程中能自动控制放电电流的放电器。在放电过程中，需要自动或人工记录蓄电池的放电电流、端电压及放电时间。对于不同的放电电流，蓄电池的放电特性会有所差别，温度对蓄电池的放电特性也有较大的影响，因此在做放电试验时，需要记录放电电流值和温度。5.7电动汽车动力电池的测试与管理（2）蓄电池放电性能的评价方法放电特性曲线反映了蓄电池整个放电过程的电压变化。蓄电池的工作电压通常以中点电压表示，而蓄电池的中点电压可由蓄电池允许放电的中点时刻的放电电压确定。蓄电池的放电特性还可用电压特性反映。所谓电压特性是指蓄电池放电至标称电压的时间与蓄电池总放电时间的比值。如果蓄电池具有良好的电压特性，则说明其输出功率较高；如果正常工作电压的时间相对较长，则有利于蓄电池容量的充分发挥。5.7电动汽车动力电池的测试与管理1~0.2C放电2~0.5C放电3~1C放电4~2C放电4231放电电流2A-20℃20℃a)不同电流下的放电特性曲线b)不同温度下的放电特性曲线上图为某蓄电池定电流放电测试时的定电流放电特性曲线。从中可知，蓄电池的放电电流越大，其端电压及放电终止电压就相对越低；温度越低，蓄电池的端电压及容量均相对较低。5.7电动汽车动力电池的测试与管理蓄电池的理论容量是指其极板活性物质全部参加电化学反应所放出的电量，但蓄电池工作时极板活性物质并不能完全参与化学反应，实际放出的电量只是其中的一部分。蓄电池的实际容量与放电电流的大小和放电时的温度均有关。因此，蓄电池所标定的额定容量是在规定的放电电流和温度下所放出的电量。3.动力电池容量测定蓄电池实际容量的测定方法定电流放电法定电阻放电法5.7电动汽车动力电池的测试与管理（1）定电流放电法用定电流放电法测定蓄电池容量的方法与蓄电池的定电流放电性能测试方法类似。以某恒定电流连续放电，直到蓄电池的电压降至放电终止电压，蓄电池的容量C由放电电流I和放电时间t

的乘积得到。蓄电池在不同的定电流放电情况下，所能放出的电量是不同的，因此，蓄电池的实际容量必须标明其放电电流值。5.7电动汽车动力电池的测试与管理（2）定电阻放电法在容量测试的放电过程中，放电电路中的电阻恒定不变，则放电电流不是一个定值。定电阻放电过程开始时的放电电流较大，然后随着蓄电池电动势的逐渐下降，放电电流随之缓慢下降。定电阻放电过程蓄电池的容量C可由下式确定相比于恒电流放电法，用定电阻放电所测定的蓄电池实际容量只是一个近似值，但对于负载固定的蓄电池来说，定电阻放电法测定的容量值能更好地反映蓄电池在该放电条件下的放电能力。5.7电动汽车动力电池的测试与管理4.动力电池内阻测定蓄电池的内阻包括电极在电化学反应时所表现的极化电阻和欧姆电阻。欧姆电阻主要由极板电阻、电解液电阻、隔膜电阻及各部分零件的接触电阻构成。蓄电池内阻的大小将会影响蓄电池的工作电压。蓄电池内阻的测量方法有方波电流法、交流电桥法、交流阻抗法、直流伏安法、短路电流法和脉冲电流法等。实际中，通常采用各种专用的内阻检测仪来测量蓄电池的内阻。常见的内阻检测仪多采用交流法测试蓄电池内阻。5.7电动汽车动力电池的测试与管理

5.蓄电池荷电状态（SOC）的检测方法蓄电池的荷电状态（SOC）用来表示蓄电池剩余的能量。在蓄电池使用过程中，SOC是反映蓄电池状态的重要参数。SOC的检测方法放电试验法安时计量法开路电压法负载电压法内阻法5.7电动汽车动力电池的测试与管理（1）放电试验法放电试验法是通过定电流放电的方法来估计蓄电池的SOC。具体方法是：将蓄电池进行定电流放电至终止电压，蓄电池释放出的电量即为蓄电池定电流放电前的SOC。这种方法被认定是最为可靠的SOC估计法，但对于在电动汽车上使用中的蓄电池，这种SOC估计方法没有实际意义。这是因为：1）使用中的蓄电池剩余电量显示和能量管理需要当前的SOC，而放电试验法都是在蓄电池放完电后才能得到SOC。5.7电动汽车动力电池的测试与管理2）在不同的定电流放电电流下，所能放出的电量是不同的，因而用该方法测得的SOC只对种定电流放电情况较准确，对于不同定电流放电或变电流放电的情况则误差较大。3）放电试验法必须停止蓄电池的工作，且需要较长的时间才能获得结果。5.7电动汽车动力电池的测试与管理（2）安时计量法安时计量法是通过对蓄电池放电电量的累积，并按下式计算得到当前的SOC值，即式中，SOC表示蓄电池充放电初始的荷电状态，CN为蓄电池的额定容量，I为充放电电流，η为蓄电池的充放电效率。5.7电动汽车动力电池的测试与管理安时计量法比较简单，但在实际应用中存在以下问题：1）安时计量法本身不能给出初始的SOC值，而使用中的蓄电池充放电起始状态是很难准确估计的。2）在蓄电池工作过程中，如果电流测量不准确，将会造成充放电电量计量误差，并导致SOC计算误差，且经过长时间积累，误差会越来越大。3）安时计量必须考虑蓄电池的充放电效率，而充放电效率与充放电电流的大小及蓄电池的技术状况等有关。5.7电动汽车动力电池的测试与管理（3）开路电压法蓄电池的开路电压与蓄电池的静止电动势在数值上相等。对于铅酸蓄电池来说，静止电动势与电解液的密度成比例关系，而电解液的密度与蓄电池的放电程度又呈一种线性关系，因此，可以用蓄电池的开路电压来估计SOC。主要问题：蓄电池需要长时间静置准确性还不太高因此实际中通常与安时计量法结合，用于电动汽车蓄电池的SOC测量。5.7电动汽车动力电池的测试与管理（4）负载电压法蓄电池在开始放电的瞬间，其端电压立刻从开路电压下降至负载电压。如果蓄电池的负载电流保持不变，负载电压与SOC也有一一对应的关系。因此，可根据负载电压得到SOC的估计值。负载电压法可实时估计蓄电池的SOC，且在定电流放电时可获得较为准确的SOC估计值，由于在电动汽车上蓄电池的负载电流不可能保持恒定不变，通过负载电压很难获得准确额SOC值，因而该方法在电动汽车上很少应用，但常被用作蓄电池放电终止的判断依据。5.7电动汽车动力电池的测试与管理（5）内阻法蓄电池的内阻可分为交流阻抗和直流内阻。交流阻抗和直流内阻均与SOC密切相关，可通过测量交流阻抗和直流内阻来估计SOC。交流阻抗表示蓄电池对交流电的阻碍能力，需要用交流阻抗仪来测量，且交流阻抗受温度的影响较大，实际中很少应用。直流电阻表示对直流电的阻碍能力，可以通过一个很短时间段内蓄电池电压变化与电流变化的比值求得直流电阻。要准确地测量蓄电池的内阻较为困难，所以直流内阻法很少实际应用。内阻法对蓄电池放电后期的SOC估计较为准确，在实际中可以与安时计量法配合使用，应用于电动汽车蓄电池的SOC测量。5.7电动汽车动力电池的测试与管理5.7.2动力电池的管理

电动汽车行驶过程中，动力电池必须工作在合理的电压、电流、温度范围内，所以需要对电动汽车上的动力电池进行有效的管理。电动汽车上对电池实施管理的具体设备就是电池管理系统（BatteryManagementSystem，BMS）。1.电池管理系统的功能BMS的主要任务是保证电池系统的设计性能，以满足：（1）安全性：保护电池单体或电池组免受损坏，防止出现安全事故；（2）耐久性：使电池工作在可靠的安全区域内，延长电池的使用寿命；（3）动力性：使电池工作在满足车辆要求的状态下。5.7电动汽车动力电池的测试与管理图5-14电动汽车BMS软硬件基本框架5.7电动汽车动力电池的测试与管理BMS由各类传感器、执行器、控制器以及信号线等组成，为满足相关的标准或规范，BMS应该具有以下功能：电池参数检测电池状态估计在线故障诊断电池安全控制与报警充电控制电池均衡热管理网络通信信息存储电磁兼容5.7电动汽车动力电池的测试与管理2.电池管理系统方案电动汽车电池管理系统主要有三种结构：集中式分布式积木式电池组管理对电池组的安全、优化使用和整车能量管理策略的执行都是必要的。从某种意义上讲，电池组管理制约着电池在电动汽车中成组使用，因此现代电动汽车上都装有电池管理系统。5.7电动汽车动力电池的测试与管理（1）集中式管理系统首先对电池组中每一个电池的端电压、温度、电流进行采集，然后利用微控制器对电池参数进行分析计算，以确定电他的荷电状态，并记录电池的历史数据以备分析。5.7电动汽车动力电池的测试与管理集中式管理系统的优点：结构比较简单成本较低把通信简化了缺点：采样导线的设计较为复杂，长线和短线在均衡的时候导致额外的电压压降整个包的线束数量很多，排布