【电池管理系统功能分析概述4300字】

电池管理系统功能分析概述目录TOC\o"1-3"\h\u15637电池管理系统功能分析概述 1320121.1汽车动力电池管理系统 1143221.1.1电池管理系统的使用功能 234081.1.2电池管理系统的工作原理 4224541.2管理系统对电池的要求 4171371.3动力电池的热处理 5256471.4动力电池冷却方式的优点 6207591.5动力汽车管理系统标准 6276901.6电池管理系统的工作状态 71.1汽车动力电池管理系统电池管理系统由核心部件电池控制单元(BCU)、主充电器辅助充电器、电池预警装置、热管理系统、荷电状态显示装置、模块传感装置和安全模块构成，结构组成如图3-1所示。其中BCU发挥核心功能。电池控制单元发挥最主要的功能即实时监测电池的工作状态，并且随时向各个电池子系统发送指令，使得电池一直处于正常稳定的工作状态。图3-1电池管理系统组成汽车动力电池管理系统是汽车用来保护电池使用安全的控制系统。电池管理系统通过对电池使用过程中的电流、电压、温度等数据进行实时分析，来判断电池使用是否安全。然后电池管理系统通过这些数据进而控制电池的使用时间，还可以控制电池的充电放电。电池管理系统通过对电池的控制作用来实现对电池系统的保护作用。1.1.1电池管理系统的使用功能电池管理系统作为一种控制系统，可以对电池各个参数进行实时测算和分析，将剩余电量和汽车续航里程等信息传递给汽车使用人员，能够在分析电池数据并作出判断，在必要的时候起到警示作用。一个好的管理系统可以延长保护电池性能，延长电池使用寿命。如图3-2所示为动力电池管理系统功能框图。图3-2动力电池管理系统功能框图电池管理系统主要有以下几大功能：（1）数据采集数据采集是电池管理系统的重要功能之一。其分为单体电池电压采集、单体温度信息采集、电池总电压采集、电流采集等数据信息的采集。一般单体电池电压采集精度较高，误差小于0.003v，通常采用集成电路方式；温度采集对精度要求不高，误差控制在1℃即可；电池电压采集不注重对精度的要求。电池电压分为内电压和外电压两条电路，通过对比判断是否完成预充。通过采集单体电压和分压电路获得。电流数据对于保护电池起到了重要作用，因此电流采集对精度要求较高，要求误差控制在小于2%。一般采用霍尔电流传感器或者分流器，采集之后用两路电流传感器相互对比进行修正。（2）SOC、SOH估测荷电状态（SOC）的估计方法有AH计量法、开路电压法、卡尔曼滤波法、神经网络法等等。我们国家的汽车行业主要采用开路电压法和AH计量法来测算电荷状态值。电池健康度（SOH）预测内容包括电池容量、电池使用程度、电池单体差异性等。AH计量法通过电流使用时间来估计电池组当前容量，但该方法受电流测量精度、充电放电周期及倍率、温度和自动放电率等诸多因素的影响，因此需要修正计算法来对各种因素进行清晰度量和具体化；不能用开路电压对荷电状态进行实时预测，但其与荷电状态有一定的线性关系，因此开路电压一般被作为AH计量法估测之后的修正系数之一。（3）故障诊断功能故障诊断可以发现汽车在研发测试阶段出现的问题。（4）高压环路互锁连接电池包输出端和动力线缆的高压插接件通过高压环路互锁功能检测其是否松动，并且在检测后对该问题进行处理。电池管理系统要求控制器通过发送接收方波或电平信号检测环路互锁是否正常。REF_Ref31715\r\h[15]（5）数据通信电池运行中要将电池电压、荷电状态、电池健康度等数据信息传输给系统。信息传输是将这些数据信息传到电池管理系统以外的其他系统，同时接收它们传来的信息，以制定合理的电池管理方案。其次，通过数据传输完成各个电池组之间的数据交流，实时了解电池工作状态。我们国家主要控制器通过局域网总线技术进行通信。（6）电池绝缘监测功能监测功能对于电池安全来说无疑是非常重要的，电池包电压高达几百伏，这对于车辆使用人员来说一旦接触到是非常危险的，因此绝缘功能极为重要。电池管理系统能够监测到车身搭铁的绝缘阻值并且在其故障时断开电压。继电器管理功能继电器可以让电池管理系统对电池包各个电路进行控制，对电池充电放电进行管理。在未来技术越来越发达的情况下，电池管理系统功能也会越来越完善。1.1.2电池管理系统的工作原理电池管理系统工作由以下几个过程组成：首先采集动力电池状态信息；接下来将状态数据传给ECU；其次，ECU对收到的信息进行分析处理进行合理控制；最后，通过控制指令传递电池各个数据信息。具体流程见图3-3所示。图3-3电池管理系统工作过程1.2管理系统对电池的要求达到理想使用状态是动力电池存在的主要问题，所以，电池管理系统的研究和技术就显得尤为重要。电池管理系统所涉及的技术问题，主要包括电池连接方式、使用安全问题、电池维护系统、输出功率等等。这些技术问题和设备如果能进一步优化和完善，那么电池管理系统也将进一步发展。汽车电池管理系统具有控制功能，可以对电池实时工作状态和参数进行分析、管理和控制。控制系统通过其对电池整体的控制作用使得电池最大化的发挥其功能。电池管理系统对于电池使用具有重要作用，因此，我们对于电池管理系统有以下要求：首先，电池管理达到统一性标准，电池容量管理、电池单体性能尽可能达到统一，使电池温度、电压电池单体性能差别等性能在可控范围内。保持电池性能均衡性。其次，电池管理系统中要有温度传感器，用来实时监测电池组平均温度和特定位置温度。保证不会因为个别电池温差过大影响电池安全。最后，电池管理系统中还应该有备用处理系统，在电路损坏等故障导致无法采集数据是作应急处理。1.3动力电池的热处理动力电池热管理系统是用来解决电池组在各种工作状态下的热不均、热失效失控问题，该功能通过对锂离子电池组工作时的不同温度进行分析、同时考虑单体电池生热机能和最佳工作温度区间实现。当前，我国汽车技术研究对于该问题主要集中在通过冷却实现动力电池热处理。现下的冷却方式中要有空气冷却、液体冷却、热管冷却、相变材料冷却等。（1）空气冷却空气冷却技术，顾名思义，是以空气作为冷却介质，然后用风扇或风道使其在锂离子周围流动，带走锂离子产生的热量，从而降低电磁组工作温度。其实质是利用热传递中的对流热交换，是早年汽车热处理方式中的一种。其散热原理如图3-4示。空气冷却有串联通风和并联通风两种。经研究发现，空气冷却方式效率高、便于处理，结构简单。因此成本低，维护方便，应用范围广，但是空气冷却易受到空气比热容和导热系数限制。当前技术开发主要在空气体积流量、电池流道和电池规划等方面。REF_Ref31434\r\h[18]图3-4空气冷却散热图（2）液体冷却液体冷却以乙二醇、水、制冷剂等液体为冷却介质。液体冷却分为直接冷却和间接冷却两种，直接冷却中电池模块完全浸在冷却中与冷却液直接接触，间接冷却液体不与电池直接接触，而是将冷却液通在冷却盘或冷管中，利用对流传热降温。（3）相变材料冷却相变材料冷却通过相变材料改变自身物理状态，将电池放出的热量储存起来，以降低电池温度，也会在电池温度过低时将自身储存的能量释放出来传递给电池，使电池温度始终处于稳定状态。相变冷却利用的是相变材料本身具有较大比热容的特殊性，利用相变储存和放能实现热处理。1.4动力电池冷却方式的优点现在市场上的汽车大多采用水冷和风冷两种方式进行汽车动力电池热处理。风冷利用低温空气作为介质和电池组进行热对流来散热降温。除了降温功能，在电池温度过低时，还能通过客舱空调保持电池组温度，使其一直趋于稳定温度区间。风冷系统结构简单，便于维护处理。因此被广泛应用。水冷系统冷却效果相较于风冷更好，提升了电池效率。水冷系统中电池布局更加紧凑，但水冷系统结构较为复杂，尤其是要防止水管漏水损坏零件。1.5动力汽车管理系统标准电池管理系统对于电池性能非常重要，起着关键作用。近几年来，我们的国家一直倡导对于环境的保护，绿水青山就是金山银山的绿色理念更是深入人心，在过去，环境污染的一大部分来自于交通工具，汽车尾气的排放、汽车燃料的使用造成了自然能源的急剧减少等等，解决汽车使用问题可以极大地改善环境问题，如倡导绿色出行也是近些年来一直出现的理念。而且我国对新能源电动汽车的发展一直非常重视，对于汽车电池管理系统也有着更加严格的标准。动力汽车电池管理系统对电池各个部分都起着监测、控制、管理和维护作用，以保证电池稳定工作。确保电池性能最佳化，确保电池安全，确保电池稳定工作，这都是电池管理系统的重要任务。因此，电池管理系统必须准确监测电池工作中的各种性能参数并判断其是否属于正常允许的误差范围内，这就要求电池管理系统的各个组件必须非常精确，因此在制造这些零部件时要准确，尽可能的使用国家标准件来作为电池管理系统组件。电池管理系统对电池有预测作用，在电池可能出现故障时做出预警。不仅如此，管理系统还要监测电池充电放电过程，避免过度充电放电对电池造成损坏，保证电池安全，该监测系统必须精确稳定。1.6电池管理系统的工作状态汽车动力电池管理系统有准备模式、低功率、高功率、充电和故障五种工作模式。每种工作模式的功能具体如下：（1）准备模式：当汽车尚未完全启动，在准备过程中时，电池管理系统也处于准备状态。电池管理系统中的全部继电器还没有完全启动，处于预备状态。当汽车点火启动时，电池管理系统采集到的来自外部的启动信号，然后发出指令，电池管理系统开始运行。首先电池管理系统并不直接开始进行它对电池组的控制作用，电池管理系统在启动时先进行自我检测，一切正常之后才开始下一步工作。（2）低功率模式：在汽车对电池系统要求不高时使用该模式。在低功率模式下，动力电池管理系统可以控制高压继电器在高压或低压状态下均处于关闭状态，正常电压可以通过持续电流，但过高电压则没有持续电流。以此来减少电能消耗。（3）开机模式：一旦蓄电池管理系统启动并经过检查后一切正常，此时如果检测到启动钥匙电压过高的电信号时，系统将优先排除负极磁道。因此，当发动机调速器链条的功率超过正常值时，会产生电压和电流脉冲。当发动机控制器中电容器两端的电压达到总线压力的五分之四时，系统会关闭正极继电器。在大约10毫秒的时间内，系统可以发送信号来控制初始轨道的分离。将电池转入放电模式。（4）充电模式：电动汽车完全启动后，电路接通，管理系统进入充电模式。在该模式状态下，正负极继电器均被关闭。在充电模式中，电压转换器保证电路正常工作并处于