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新能源汽车动力电池和电源管理

文章首先对新能源电力汽车动力电池管理中的硬件组成作出介绍，并结合硬

件管理系统与软件之间的相互联系，提出提升电池管理效率的有效方法。并从软

件设计优化角度展开讨论，重点研究动力电池剩余电量估算管理，帮助全面提升

新能源汽车动力系统运行稳定性，从而全面提升系统的安全效率。

标签：新能源汽车;动力电池;管理系统

1新能源汽车动力电池管理系统硬件设计

1.1硬件设计组成

动力电池管理系统的硬件设计中，安装了温度调节中的温度计控制线路，外

接风扇控制回路，电压采集模板。电池管理中，主要针对剩余电量电池使用温度

以及供电时间等信息进行检测。硬件设计中可大致分为三部分，首先是信息获取

模块安装，例如温度探测器的组件，安装风扇是对电池温度降低控制的，当温度

计探测得到的温度值超出电池安全使用数字时，控制系统中将会自动启动风扇，

对动力电池进行降温处理。硬件系统功能实现是在软件控制下而达到的，因此动

力电池管理系统在开展硬件设计中，估计考虑了电池的实际运行使用情况，以及

是否方便文件管理系统获取信息。由电子式开关来实现均衡支路的切换，无电磁

干扰，工作安全可靠。有效地均衡管理大大增加了电池组内电池的一致性，提高

了整个电池组的使用寿命。电子开关式集中均衡充电模块的整体构架为通过一个

DC/DC变换器将整个电池组的能量转移到电量较低的电池组中，通过电量的重

新分配实现电池组中所有电池单体的能量均衡。实验证明，电子开关式集中均衡

充电模块能够有效改善电池组内电池单体的不一致性，提高电池组的使用寿命。

为保障动力电池管理系统可正常使用，在开展管理系统硬件设计中，可以采

用分层次方法进行，按照管理等级来展开设计。这样硬件系统配合软件运行时，

也能避免出现信息反馈传输错乱问题。

1.2硬件设计方法

硬件设计中，需要采用非耗散试集中管理的硬件组合模式来对电池进行控

制，实现电动力电池使用中的电路灵活切换。关于电子开关对，电池切换控制能

力，可以采用几种开关设计方法来实现对动力电池更精准的操控。电压采集也属

于动力电池管理的重要组成部分，电压捕捉采用线型结构来实现，通过MCU捕

捉到的信号来将信号处理并传输进入AD模块中，AD模块具备转换与存储功能。

能够将捕捉到的动力电池电信号转变为数字信息信号，传输到软件管理系统中。

硬件设计中还应该对线路布设做出调整，基于功能基础上连接线路，硬件系统设

计安装后续需要对功能做出检测。通过CAN与USB设备转换，将硬件设备与软

件系统连接，实现电池管理系统硬件接入到PC控制中心的效果。动力电池使用

中，电池管理需要持续进行，并实时传输监控，得到的信息数据，在管理系统中

体现出联动性的变化，达到这一效果则需要在硬件设备中做出信道传输优化。

2动力电池系统结构的设计

动力电池系统作为一个独立的零部件安装在电动汽车上，为整车提供动力。

在进行结构设计时，首先需要满足基本功能和机械安全;当前主流的电动汽车使

用的锂电池作为动力电池，在设计过程中还需要考虑电气安全、化学安全、电磁

兼容、防火防爆、防水防尘等等。

动力电池系统结构的总体设计需要满足以下要求：

（1）机械结构设计的通用要求。基于整车坐标系进行开发，以利于产品开

发过程中的数据校核。

（2）机械强度和刚度。安装和加强部位防止出现疲劳失效，在极限工况条

件下，电池系统各部分不得发生破坏和失效。

（3）机械振动和冲击。测试对象按GB/T2423.43的要求，在z轴方向冲击

3次，观察2h，要求电池包或系统无泄漏、外壳破裂、着火或爆炸等现象。

（4）碰撞。将测试对象水平安装在带有支架的台车上，按GB/T31467.372014

要求进行测试.

（5）挤压。在X和Y方向分别用半径75mm的半圆柱体，挤压力达到100kN

或挤压变形量达到挤压方向的整体尺寸的30%时停止挤压，电池包或系统无着

火、爆炸等现象。

（6）密封防护需要满足IP67要求。

（7）底部抗石击、球击和穿刺性能。

（8）防腐、防爆性能。

（9）外部标识清晰。

（10）在满足以上要求时尽量轻量化设计。

动力电池系统是由很多的零部件组成，包括电芯模组部分、箱