混合动力汽车电池组管理体系研发

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1、混合动力汽车电池组管理体系研发第一章绪论1.1引言汽车工业的发展经过了大概一百多年，尤其在机械工业和电子工业取得了巨大的进步后，汽车作为一种舒适的交通工具越来越多地进入人们的生活中，在人们的日常生产和平时的生活中扮演着越来越重要的角色。随之带来的是汽车的保有量的与日俱增，汽车数量的增长速度已经达到每年几千万。相关统计数据表明，我国2012年末全国民用汽车保有量达到12089万辆（包括三轮汽车和低速货车1145万辆），比上年末增长14.3%。国家统计局公布的2012年统计公报显示，在全国12089万辆民用汽车中，私人汽车保有量9309万辆，

2、增长18.3%，民用轿车保有量5989万辆，增长20.7%，其中私人轿车5308万辆，增长22.8%。汽车在带给人们舒适、便捷和时尚的生活条件的同时，也给我们的环境带来了日益严重的污染并且使得不可再生资源加速枯竭。传统燃油汽车的尾气中包含了二氧化硫、氮氧化合物、一氧化碳、碳氢化合物以及可吸入悬浮颗粒，这些对人们的身体健康都是极大的危害。有关统计部门的数字表明每年30%~60%的大气污染都是由全球燃油汽车的尾气排放造成的。并且随着汽车数量的增加，这个比例还会继续上升。汽车保有量增加的另一个危害就是石油和天然气资源的过度消耗，据统计2008年

3、仅我国汽车用燃油近1.5t，占原油的1/3。这一比例也会随着汽车保有量的增加而继续上升。如果不可再生资源再这样无节制消耗下去，不久的将来它们终将枯竭[1]。..1.2发展现状为解决环境污染和能源危机的国际问题，许多国家政府都不遗余力地鼓励和支持新能源汽车技术的研发，其中电池管理系统的开发是重中之重。电池管理系统在欧美以及日本有些已经可以中小批量的生产，同时各国电池管理系统方面的学者和专家做了大量的工作，取得了阶段性进展。美国在汽车技术领域一直处于国际领先的位置，在混合动力汽车的电池管理技术上同样遥遥领先。通用汽车公司开发的BMS系统利用微

4、电脑管理电池组，该系统可以监测电池组的充放电状态，在提高电池组充放电性能的同时，还可以估算电池组的剩余电量。另外在基于智能电池模块的电池管理技术方面上，通用也开展了研究。在单个电池模块中嵌入一个微控制器，然后将相关电路进行集成并封装就形成上述的智能电池模块，将各个智能电池模块与主控制模块相连，再加上其他附加设备就可以完成整个电池管理系统。该BMS系统可以监测电池组的工作状态，均衡各个电池模块的电量，最后还可以对整个电池组起到保护作用。例如通用公司的EV1电动汽车电池管理系统，该电池组由26个铅酸电池组成，电池管理系统有四个部分有机组成，包

5、括电池模块（用于汽车驱动和其他用电系统）、软件BPM(BatteryPackModule)、电池组热系统、电池组高压断电保护装置（HighVoltageDisconnect）。EV1的电池管理系统核心是BPM，主要有一下几个功能：单体电池电压检测、电池组电流分流采样、电池组高压保护（保险丝）、六个热敏电阻进行温度采样、以电池组的平均特性控制过充电、过放电报警并提高电动汽车行性能、计算剩余电量以及可行驶里程以及高压回流继电器[4]。..第二章铅酸电池特性以及SOC估算2.1铅酸蓄电池的组成和特点铅酸蓄电池是最成熟的电动汽车蓄电池。自1859

6、年发明以来，已有100多年的使用和发展历史，广泛用作内燃机车的起动动力源[11]。随着新能源汽车市场的扩大，铅酸电池技术成熟、可靠性好、原材料易得、价格便宜，此外比功率基本上也能满足新能源汽车的动力性要求，在新能源汽车上得到广泛的应用。铅酸蓄电池主要分为两种类型，分别是免维护铅酸蓄电池以及阀控密封式铅酸蓄电池两种。其中免维护铅酸蓄电池在自身结构上有优势，使用寿命过程中消耗电解液非常少，所以基本上不用添加和补充蒸馏水。另外该种类型铅酸蓄电池还具有许多特点，包括耐高温、耐振、体积小、自放电小、寿命长等[12]。阀控密封式铅酸蓄电池为密封结构，

7、它的特点是在使用期间不需要添加酸和添加水进行维护，与此同时由于是密封结构，该类型电池不会产生漏酸以及排酸雾的现象。电池盖上的安全阀在电池内部气体量过大时，也就是电池内部气体压力达到设定的某个压力值的时候安全阀会自动打开，排出过量气体，然后自动关闭，以此来维持气体压力的平衡，同时还可以防止外界气体进入到电池的内部。.2.2铅酸蓄电池的工作原理铅酸蓄电池的工作过程实际就是蓄电池充放电的过程，充电时电池借助外部直流电的电能进行化学反应，将电能转化为化学能存储起来。放电过程与充电过程正好相反，放电时将存储的化学能转变为电能。蓄电池充电特性与充电电

8、流有着紧密的关系，当充电电流比较大的时候，活性物质参加反应的速度就会加快，单位时间内反应生成24HSO的量比较多，随着反应的进行，其浓度增加的速度也会越来越快，导致蓄电池端电压上升速度加快。一