详解电动汽车锂离子电池管理系统的关键技术

纯电动汽车锂电池管理系统的研究摘要:随着全球经济发展以及能源、环保等问题的日益突出,汽车产业向节约能源的绿色汽车业转型,电动汽车以零排放和噪声低等优点已成为节能环保绿色车辆最主要的发展方向之一,新能源汽车已被世界各国所看重,这是汽车产业的发展趋势,也是时代的产物。

作为发展电动车的关键技术之一的电池管理系统研究是解决该问题的关键,倍受人们的关注,是电动车产业化的关键。

关键词:电动汽车电池管理系统锂电池我国汽车产销量和保有量迅速增长,2011年8月底,全国机动车保有量达到2.19亿辆。

其中,摩托车占54.12%,约为1.19亿辆。

汽车保有量占机动车总量的45.88%,刚刚超过1亿辆。

我国已有10个城市被列入全球大气污染最严重的20个城市之中,而机动车污染排放是城市空气污染的主要来源之一。

经过10年左右的研发投入与攻关,我国新能源汽车(电动汽车)已经形成“三纵三横”的研发格局。

“三纵”就是混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车;“三横”就是多能源动力总成控制系统、电机及其控制系统和电池及其管理系统。

动力电池是电动汽车的动力源。

本文介绍动力锂电池、动力电池组的均衡技术、动力电池SOC估计等方面。

1 动力锂电池锂离子电池具有单体工作电压高、体积小、重量轻、能量密度高、循环使用寿命长、自放电电流小、无记忆效应、无污染和性价比高等优点,而且锂离子电池的放电曲线很平缓,可以在电池的整个放电期间内产生稳定的功率。

因此,锂电池成为车用动力电池的主选之一。

(1)锂电池管理系统。

主要包括以下四个方面:①保障各节电池容量的均匀性;②及时诊断出电池出现的问题;③防止电池的过充电和过放电;④准确地获得电池的荷电状态(SOC)。

(2)动力锂电池管理系统功能。

①电池工况监测:实时采集的数据有单体模块电池电压,电池总电压、电池总电流、以及多点温度等。

②剩余电量(SOC)估计:电池剩余能量相当于传统车的油量。

系统应在线采集电流、电压等参数,通过相应的算法进行SOC的估计。

锂离子电池的安全管理和事故应急技术介绍随着近年来电动车辆以及智能设备等电子产品的快速发展，锂离子电池作为一种主要的能源供应装置广泛应用于各个领域，同时也引起了人们对其安全性的关注。

为了保证锂离子电池的安全性以及采取有效措施应对潜在安全隐患，电池制造商和使用者需要严格遵守相关的安全管理和事故应急技术规范。

一、安全管理1.质量控制在电池制造过程中，应严格控制原材料的质量，采用合适的生产工艺和过程控制方法，保证产品的质量达到要求。

此外，需要定期检验和测试制造过程中电池的物理、化学、机械性能等指标，减少潜在的质量问题。

2.安全测试在电池的测试过程中，需要进行各类安全测试，例如：温度、震动、电磁场等测试，以判断电池的安全系数，当电池的内部温度达到一定程度时应及时采取解决方案以保障电池的安全。

3.运输方式物流运输是电池从制造到终端使用的关键环节，运输过程中需遵守相关规定，如在包装中加入汽车或航空运输标签，要求修补他们的缺陷，使其从制造到终端不受外界猛烈冲击，使得安全得到保障。

二、事故应急技术当锂离子电池发生事故时，应采取正确的应急措施以保障人身安全和财产安全。

掌握正确的应急技术和方法，可以有效地防范事故发生，降低事故对人员和环境的的影响。

1.防止短路当发现电池出现短路时，应及时切断电源，迅速将电池从电子设备中拆下，并将其置于安全地方，离开可能存在的火源等，保障电池的短路状态不会导致其他不必要的事故。

2.应对跑，异物问题当锂离子电池出现跑等问题时，应及时将电池远离人员聚集地点并进行有效隔离。

在场所中进行清理时须采用特定工具清除，保障效率和安全。

3.热失控处理当电池温度升高导致热失控时，及时将电池隔离或放置在专用的防火容器中，增加通风，经常检查温度，以避免发生火警，确保人员与财产安全。

总结：锂离子电池应用广泛，对其安全性关注逐渐提高，保障措施也越来越重要，需要电池制造商和使用者通过深入了解相关规范，了解处理措施，遵守安全规定。

锂离子电池热管理技术摘要：能源紧缺和环境污染促进了能量存储技术的不断革新。

为了实现车辆减排和控制污染的目标，许多国家的车企都在努力从传统的燃油汽车向绿色、环保的新能源汽车转变。

在我国“双碳”目标、高油价的大背景下，电动汽车正逐渐成为人们出行的首选交通工具。

三电（电池、电机、电控）是电动汽车的核心，电池又是电动汽车的动力来源，其使用性能的好坏，深刻影响车辆的续驶里程。

车辆在行驶和充放电过程中电池内部将产生反应热和焦耳热，引起电池温度升高，电池单体和模块之间形成温差，如果不能及时有效散热，均衡电池温度，不但会造成电池容量减退，降低动力电池的性能，缩短使用寿命，而且还会导致电池包内不稳定，引起热失控。

此外，极端快速充电和寒冷的气候等恶劣的运行条件会加速电池的老化，老化的电池内部电阻变大，产生过多的焦耳热，造成温度失控。

温度对电池综合性能影响很大，为了安全、高效地利用电池能量，将电池组的温度保持在最佳范围内，以保证电池组的热均匀性，并平衡充放电状态，开发一套性能优良、可靠的电池热管理技术势在必行。

关键词：锂离子电池；热管理技术；策略1风冷技术电动汽车最初普遍采用结构简单的风冷系统。

利用鼓风机的抽吸作用，把外部空气吸入动力电池总成，空气流过电池模组周边，最后动力电池产生的热量随空气从出风口排出，达到对电池散热的效果。

风冷因通风方式不同可被划分为自然对流和强制对流两种散热方式。

自然对流是利用外部冷空气流经每个电池单元表面，进行热交换实现冷却的目的。

强制对流冷却是在此基础上加上机械装置，需要消耗电池的部分能量加以驱动。

强制对流比自然对流更可靠，维护更简便，因此强制对流在不同车型上比较常见。

然而，电池间温度的不均匀性是强制对流亟待解决的一个大问题。

根据通风模式的不同，风冷有串行和并行两种通风模式。

串行通风时，空气进入通风管路依次流过每个电池单体表面，在空气流动过程中，空气温度逐渐升高，和电池之间的温差持续缩小；由于电池模组两侧的温度和流速不同，气流先流过的一侧电池温度低、空气流速大；气流到达另一侧时传热效率降低，这时电池表面温度变化不大，导致两侧电池组之间温度不均匀。

锂离子电池原理与关键技术锂离子电池是一种目前广泛应用于各种电子设备和电动汽车中的重要能量储存技术。

它以其高能量密度、长循环寿命和较低的自放电率等优势，成为了可再生能源和绿色交通发展的重要支撑。

本文将介绍锂离子电池的原理和关键技术。

锂离子电池的原理基于锂离子在正负极之间的电荷迁移和嵌入/脱嵌过程。

它由正极、负极、电解质和隔膜组成。

正极通常采用锂离子化合物（如LiCoO2、LiFePO4等），负极则为碳材料（如石墨）。

电解质是锂离子在正负极之间传输的介质，通常采用有机溶液（如碳酸盐溶液）。

隔膜用于隔离正负极，防止短路。

锂离子电池的充电和放电过程如下：在充电时，正极中的锂离子离开正极，经过电解质和隔膜，进入负极的碳材料中嵌入；同时，负极中的锂离子脱嵌，并通过电解质和隔膜重新回到正极。

这个过程是可逆的，也就是说，锂离子可以在充放电之间进行迁移。

在放电时，负极中的锂离子重新嵌入，正极中的锂离子脱嵌，从而释放出储存的电能。

锂离子电池的关键技术包括正负极材料、电解质和隔膜的选择，以及电池的封装和管理系统的设计。

首先，正负极材料的选择对电池性能有重要影响。

正极材料需要具有高的比容量、良好的循环稳定性和较低的内阻。

目前常用的正极材料是LiCoO2、LiFePO4等，它们具有较高的比容量和较好的循环寿命。

负极材料一般采用石墨，它具有较高的比容量和较低的成本。

其次，电解质的选择对电池的性能和安全性也非常重要。

传统的有机溶液电解质具有较高的离子传导性能，但存在燃烧和挥发的风险。

因此，研究人员正在积极开发固态电解质，以提高电池的安全性和循环寿命。

隔膜是防止正负极短路的关键组件。

传统的隔膜采用聚烯烃材料，它具有较好的隔离性能和耐化学性。

但由于其较低的热稳定性，隔膜可能在高温环境下失效。

因此，研究人员正在尝试开发更高性能的隔膜材料，以提高锂离子电池的使用温度范围和安全性能。

最后，电池的封装和管理系统的设计对于提高电池的安全性和循环寿命也非常重要。

电动汽车电池管理系统电池状态估算及均衡技术作者：百合提努尔阿地里江·阿不力米提来源：《时代汽车》2024年第06期摘要：文章根據纯电动汽车和混合动力汽车的工作情况，归纳提出了电池管理系统（BMS）的核心功能和拓扑结构，对电池状态估算、电池监测系统和电池均衡系统等做了新的解析，简要的解释了电池常见故障原因以及预防措施等。

关键词：电池管理系统电池状态均衡1 电动汽车电池管理系统电池管理系统（Battery Management System，BMS）是电动汽车动力电池系统的重要组成部分，也是关键核心控制元件。

它一方面检测收集并初步计算电池实时状态参数，并根据检测值与允许值的比较关系来控制供电回路的通断；另一方面，将采集的关键数据上报给整车控制器，并接收控制器的指令，与车上的其他系统协同工作。

不同类型动力电池包的电芯（单体电池）对电池管理系统的要求是不尽相同的。

在任何一种电池管理系统（BMS）无论是简单还是复杂，均都有基本功能和实现这些功能的具体元器件。

如果需求越多，需要向系统中添加的元器件就越多。

如图1所示，电池管理系统（BMS）的核心功能。

2 电动汽车电池管理系统（BMS）拓扑结构电池管理系统的部件则是以几种不同的方式布置结构。

这些布置结构称为拓扑结构。

电池管理系统的拓扑结构主要分为集中式、分布式和模块化等类型，如图2所示。

在集中式BMS拓扑结构中有一个带有控制单元的BMS印刷电路板，其通过多个通信电路管理电池包中的所有电芯。

这种类型的结构体积大、不灵活，但成本低。

在分布式BMS拓扑结构中，每一个电芯都有BMS印刷电路板，控制单元通过单个通道连接到整个电池。

常用的环形连接（菊花链式连接）是分布式拓扑结构的一种类型，并用于容错需求较小的系统。

分布式BMS易于配置，但电子部件多、成本高。

在模块化BMS拓扑结构是集中式和分布式两种拓扑的组合。

这种布置也称为分散、星形或主从控拓扑。

有相互连接的几个控制单元（从控板），每个控制单元监测电池中的一组电芯。

电池管理系统发展综述一、国内外研究现状电动汽车电池管理系统的研究始于20世纪七十年代末，美国人率先开始了电动汽车电池系统的热管理研究，电池的热管理系统就是现在电池管理系统的前身，此后其逐步发展成为现在功能全面的电池管理系统。

电池管理系统经历了从航天到军用再到民用的一个发展过程。

1984年，美国Rahnamai,H和ljichi,K等人研制了首套自动化电池管理系统实验模型，能够对航天器使用的镍氧电池的充放电进行监控。

在1985年NASA的空间飞行微型电池研讨会上，Moodyhe和Malcolm H公布了他们的高可靠电池管理系统，该系统对各个电池独立管理以避免个别电池的过充和过放。

而后美国又将电池管理系统应用于军用车辆里面。

到了90年代，随着动力电池和电动汽车的发展，电动汽车电池管理系统才真正发展成为电动汽车的必要配置。

此外，韩国、德国、日本、法国对电动汽车电池管理系统的研究也起步较早。

目前国外典型的BMS主要有EV1 BMS、SmartGuaxd系统、BatOpt系统、BADICOaCH系统、BA TTNIAN BMS等。

EV1 BMS的功能包括：单体电池电压监测、分流采集电流、过放电报警、断电保护装置、电量及里程预算等。

SmartGuard 系统采用了分布式方式釆集动力电池的温度和电压，除BMS的—般功能外，它还具有记录电池历史数据，显示最差单体电池信息等功能。

BatOpt系统也是一个分布式系统，包括中央控制单元和监控子模块，监控子模块将采集的各个电池的状态信息通过two wire总线上传至中央控制单元，中央控制单元再利用这些数据对电池进行优化控制。

BADICOaCH系统的电池电压采集电路采用了一非线性电路，此外BADICOaCH系统会存储充放电周期数据，以判断电池的工作状态，快速检査出电池的错误使用情况。

BA TTNIAN BMS的特点是解决了不同型号动力电池管理系统的通用性问题，它通过硬件跳线和软件上修改参数的方法，实现不同信号电池组的管理。

电动汽车动力电池及管理系统原理与检修一、动力电池原理电动汽车的动力电池是其重要组成部分，负责储存和释放电能，为电动汽车提供动力。

动力电池通常采用锂离子电池技术，其原理是通过锂离子在正负极之间的迁移来实现电能的储存与释放。

正极材料通常采用锂铁磷酸盐（LiFePO4）或锂镍锰钴氧化物（NMC）等化合物，负极材料则采用石墨或硅负极材料。

当充电时，锂离子从正极迁移到负极，同时电子从负极经过外部电路到达正极，完成充电过程。

而在放电时，锂离子从负极迁移到正极，同时电子从正极经过外部电路到达负极，完成放电过程。

二、动力电池管理系统原理动力电池管理系统（BMS）是电动汽车中起到监测、保护和控制动力电池的重要组成部分。

BMS主要由硬件模块和软件算法两部分组成。

硬件模块包括电压测量电路、温度测量电路、电流测量电路和控制电路等，用于实时监测电池组的电压、温度和电流等参数。

软件算法则通过对这些参数的处理和分析，实现对电池组的保护和控制。

BMS的主要功能包括电池状态估计、电池温度管理、电池充放电控制、电池均衡和故障诊断等。

电池状态估计通过对电池组的电压、温度和电流等参数进行实时监测和分析，估计电池的剩余容量、健康状态和寿命等信息，为电动汽车的能量管理和续航里程预测提供依据。

电池温度管理主要通过监测电池组的温度，实施温度控制策略，以保证电池的工作温度在安全范围内。

电池充放电控制通过对电池组的充放电电流进行控制，保证电池组在安全工作范围内进行充放电。

电池均衡则通过对电池组中单体电池的充放电进行调节，保持电池组中各个单体电池的电荷平衡，提高电池组的整体性能和寿命。

故障诊断则通过对电池组的电压、温度和电流等参数进行实时监测和分析，及时发现和诊断电池组的故障，并采取相应的保护措施，以确保电池组的安全和可靠运行。

三、动力电池管理系统检修动力电池管理系统的检修主要包括硬件和软件两个方面。

在硬件方面，检修人员需要对电压测量电路、温度测量电路、电流测量电路和控制电路等进行检查和维修，确保各个电路的正常工作。

电动汽车用锂离子电池热管理系统的研究摘要：电动汽车改变了传统汽车的供应体系，其核心技术包括3种：电机、电池和电控系统，而电池性能和成本直接决定新能源车的使用经济性。

作为电动汽车核心部件之一的动力电池，随电动汽车行业的崛起迅速发展起来。

近年来，在政策、市场等的多项驱动下，电动汽车动力电池产业发展提速，特别是2020年疫情过后，动力电池产业呈现出诸多全新特点。

本文就其锂离子电池热管理系统展开了探究。

关键词：电动汽车；锂离子电池；热管理系统1电动汽车用锂离子电池发展现状1.1安全性依然是动力电池领域布局重点电池安全问题一直备受关注，2020年国内就有多企业布局“永不起火”的电池，如比亚迪刀片电池、宁德时代811、孚能科技“永不起火”电池、欣旺达“只冒烟、不起火”动力电池解决方案、蜂巢能源果冻电池等，2021年上半年广汽、东风等企业同样加速布局。

广汽埃安“弹匣电池”：弹匣电池技术是一个从电芯本征安全提升、整包被动安全强化、再到主动安全防控的一整套安全技术。

搭载“弹匣电池”技术的三元锂电池系统，针刺后只有被刺电芯模块热失控而不会蔓延至其它电芯模块，从而实现三元锂电池系统针刺不起火的高安全水平。

东风岚图“琥珀电池”：电芯三维隔热墙设计、电池安全监测和预警模型、电池PACK设计，在电池包热失控触发并发出热事件报警信号后，做到了“三不”现象（不起火、不冒烟、不爆炸）。

“琥珀电池”已经进入了量产阶段，并且将于今年第3季度上市交付。

1.2新型电池技术路线多有布局，短期内难取代锂离子电池1.2.1全气候电池为了解决电动汽车冬季续驶里程的问题，全气候电池进入大众视野。

全气候电池采用电池自加热技术，能快速提升电池温度。

基于自加热技术的电池系统可在30s内使电池温度从-20℃上升到0℃以上。

而传统的外部加热技术可能需要长达30min，并且能耗高、效率低。

然而，当前全气候电池仍处于试验阶段，对于未来是否能在乘用车领域大规模普及仍未可知。

锂离子电池原理与关键技术锂离子电池是一种采用锂离子作为正极材料的充电电池，其具有高能量密度、长循环寿命和无记忆效应等优点，因此在电动汽车、移动通讯设备和储能系统等领域得到了广泛应用。

本文将介绍锂离子电池的原理和关键技术，以帮助读者更好地了解和应用这一先进的能源存储技术。

锂离子电池的原理可以简单概括为通过正负极材料之间的锂离子在充放电过程中的迁移来实现能量的存储和释放。

在充电过程中，锂离子从正极材料（如钴酸锂、磷酸铁锂等）迁移到负极材料（如石墨、石墨烯等）中嵌入，同时电子流动至外部电路，从而对电池进行充电；在放电过程中，锂离子从负极材料脱嵌并迁移到正极材料中，释放出存储的能量。

这一过程中，电解质和隔膜等材料起到了电子传导和离子传输的作用，确保电池的正常工作。

锂离子电池的关键技术主要包括正负极材料、电解质、隔膜、电池管理系统（BMS）等方面。

正负极材料的选择和制备直接影响着电池的性能，如能量密度、循环寿命和安全性等。

电解质则需要具有高离子传导率和稳定的化学性质，以确保电池在不同工作条件下的性能稳定。

隔膜作为电池内部的重要组成部分，需要具有良好的电子绝缘性和离子传输通道，以防止短路和提高安全性。

电池管理系统则负责监测和控制电池的充放电过程，以确保电池的安全可靠运行。

在锂离子电池的研发和应用过程中，还涉及到诸多其他关键技术，如电极设计、电池组装工艺、循环寿命测试和安全性评估等方面。

这些技术的不断创新和提升，将进一步推动锂离子电池的发展，满足不同领域对高性能、安全可靠的能源存储需求。

总的来说，锂离子电池作为一种先进的能源存储技术，具有重要的应用前景和市场需求。

通过深入了解其原理和关键技术，我们可以更好地把握其发展趋势，推动相关技术的创新和应用，为能源领域的可持续发展做出贡献。

希望本文对读者能有所帮助，谢谢阅读。