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电池管理系统报告 报告人：王传进 日期：2016年2月 目 录 一 2 1.1 BMS发展背景 2 1.2 BMS发展现状 3 1.2.1 国外电池管理系统研究现状 3 1.2.2 国内电池管理系统研究现状 4 二 5 2.2 SOC的估算 5 2.3 电池的均衡管理 6 2.4 电池的数据采集 7 2.5 电池的热管理 8 三 8 四 10 BMS概况 BMS称为电动汽车动力电池的管理系统，与动力电池，整车控制系统共同构成了电动汽车三大核心技术。由于其在电动汽车的具有特有的重要性，越来越受到电动汽车产业内及国家政策层面的关注。锂电池应用于小型消费产品时，以单体电池的形式存在，而在电动自行车，电动摩托车，HEV（混合动力汽车）,PHEV（插电式混合动力车）,BEV（纯电动车）中应用时，其要求的容量也逐渐增大，需要通过串并联的形式组成电池组进行充放电。单体之间的性能差异，决定了都需要电池管理系统进行充放电管理，监控和保护，以避免单体电池出现损坏，影响整个电池性能。 BMS发展背景 由于动力电池及储能电池市场的扩张，BMS的需求也快速扩大，目前国内外BMS已进入实际应用阶段，但研究不够成熟，性能不够理想。锂电池和BMS性能的提升，是电动汽车发展领域的关键问题，直接决定新能源汽车的推广。 在我国低碳经济的背景下，发展新能源汽车已是大势所趋。而且，国家已把新能源汽车作为战略性新兴产业重点培养，着力突破动力电池，电子控制领域关键技术，推进混合动力汽车，纯动力汽车的应用和产业化。 根据我国国建汽车产业战略发展的要求，选择新一代电动汽车技术作为国家汽车科技创新的研究主题。我国2009年公布《汽车行业产业调整和振兴计划》确定发展电动汽车产业的规模目标，2012年公布《节能与新能源汽车产业发展规划》提出在未来10年以整车为主要方向，带动与新能源汽车相关的动力电池，电机，电子控制和系统集成等产业链的发展。 自1999年，北京交通大学开始电池管理系统的研发，形成不同车型的，不同结构的电池管理系统。2000年起，北京航空航天大学开始对电池系统的研发工作；北京理工大学为北方客车研制了以单片机为核心的铅酸电池管理系统；比亚迪生产的混合动力汽车采用了分布式管理系统，其电池管理系统能够对动力电池组的总电压，总电流，工作温度进行采集，根据采集的数据进行电池组的安全管理及热管理，并估算电池组的SOC；奇瑞汽车也采用分布式管理系统，电池组为多个电池摸组，使用CAN总线和远程采集数据模块进行通讯；长安汽车也为其混合动力汽车研制出了电池管理系统，包括控制电路板和采集电路板两个主要系统，实现对电流电压的采集，并能对单体电池进行热管理，故障诊断，报警等。 BMS发展现状 目前为止，世界各大汽车集团公司都已在电动汽车上投入大量资金，并研制出多种电动汽车，国内随着国家十五计划“863”电动汽车科研专项的进行，全国各地也在如火如荼的进行。 国外电池管理系统研究现状 国外电动汽车发展比较早，在车载电池管理系统上做了大量实验和理论成果。其中，美国的福特，通用及日本的丰田等为其小批量生产混合动力汽车，电动汽车配套的车载电池管理系统已经达到相当高的精度和水平。国外主要进行如下工作： SOC的测量。国外关于SOC的测量大多通过测量电池的电流电压等外界参数找出SOC与这些参数的关系，以简接测出电池的SOC值，常用的方法有开路电压法，容量累计法，电池内阻法等。 电池的动态监测。电池运行状态的好坏关系到整个电动车辆的运行性能，由于运行电池的性能不能直接观测，需要通过电池的外电压，电流，温度等参数判断其运行是否正常。常用的方法是设计电池模糊诊断系统，通过模糊诊断系统判断电池的运行状态，但是由于模糊诊断过程缓慢，需要大量的实验数据组成。 热平衡管理。环境温度对电池的性能产生很大的影响，高温低温对电池的容量都不利。美国研究这发现，Ni-MH电池在-22°C时还能够提供接近其设计容量的能量，但总电压下降9.2%，总电压波动40.2%，单体模块的最大最大充放电压与最下充放电电压相比，电压波动增加30.3%。SOC的波动引起总电压的降低对电池的性能和寿命有害。环境温度高于40°C，进行充放电，对电池的寿命产生不可恢复的致命影响。 国外电池管理系统比较有代表性的有：德国Mentzer Ulectronic Gmbh设计的BADICHUQ系统；美国通用设计的电动汽车EV1上的电池管理系统；美国Aerovironment公司开发的SmartGuard系统。 国内电池管理系统研究现状 随着国家“863”项目的确立，电池管理系统已经成为我国科研人员研究的热点，并已经有多种管理系统问世，我国关于电池管理系统的研究是在学习国外已有的成果基础上的创新成