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1、电动汽车锂电池组均衡策略研究综述摘要 随着能源危机和环境污染问题在全球汽车产业发展过程中的紧迫性越来越多地被提及在各个层面，电动汽车的无污染优点，使其成为当代汽车发展的主要方向，因此纯电动汽车的研究越来越受到重视。 关键词 锂电池组；均衡策略；SOC 近年来，我国的汽车行业发展迅速，已成为世界第四大汽车生产国和第三大汽车消费国。但是我国的石油资源短缺，目前石油进口量以每年两位数字的百分比增长，预计到 2020 年进口依存度将超过 50%。因此大力发展新能源汽车，用电代油是保证我国能源安全的战略措施。因此大力发展新能源汽车是实现我国能源安全、环境保护以及中国汽车工业实现跨越式、可持续发展的需要。
2、因此，结合当前的产业现状分析，专业从事 BMS 业务的公司在该领域仍具优势，原因主要在于 BMS 领域最核心的 SOC 估算和电池均衡技术具备相当的技术门槛；此外，前期坚持BMS 主业的相关企业积累了大量的 BMS 运行方面的经验数据，对后期产品改进具有极为重要的意义。 车用动力蓄电池是电动汽车产业化的关键，电动汽车电池管理系统是电动汽车中一个越来越重要的关键部分，近年来已经有了很大提高，但在采集数据的可靠性、SOC的估计精度、均衡技术和安全管理等方面都有待进一步改进和提高。所以，大部分企业在电动汽车研制中曾遭遇尴尬，车用动力电池不仅是制约电动汽车规模发展的技术瓶颈，而且是电动汽车价格居高不下
3、的关键因素，其成本占整车成本的 30%-50%。因此，动力 BMS 的性能对电动汽车使用成本、节能和安全性至关重要。 我国在这方面的研究还刚刚起步，即使美国等汽车工业发达国家的研制工作也不完善。我国在“十五” 期间设立电动汽车重大研究项目，积极推进 BMS 研究、开发和工程化应用，取得了一系列的成果和突破。在动汽车领域，我国与发达国家的科技水平差距不是很大，决定电动汽车产业成熟度的关键因素是动力电池技术，目前中国企业在电池技术方面处于领先地位，已经成为世界最大的车用动力电池供应国。当前主要是一些高校依托自己的科技优势，联合一些大的汽车生产商和电池供应商共同进行了如下研究：电池动态参数采集的稳定
4、性和精度的提高；车载电池SOC 的估测；电池模型的研究；电池组均衡控制的研究；BMS 与充电机进行 CAN 通信，实现协调控制和优化充电；车载电池组箱体空间和机械结构设计及合理的散热控制；电池故障分析与在线报警、BMS 自检及处理。 在国外，比较典型的 BMS 如：正在开展基于智能电池模块的 BMS 研究，即在 1 个电池模块中装入 1 个微控制器并集成相关电路，然后封装为一个整体，多个智能电池模块再与 1 个主控制模块相连，加以其他辅助设备，就构成 1 个基于智能电池的管理系统；EVlBMS 的功能和特点包括：单电池的电压监测；分流采集电池组的电流；过放电报警系统；高压断电保护；电量里程预算
5、等；BatOpt 系统是一个分布式系统，包括中心控制单元和监控模块。监控模块通过 two wire 总线，向 MCU 传输每个电池工作信息，MCU 在收集信息后，对电池进行优化控制；BATYNIAN BMS 强调不同型号动力电池组管理的通用性，其最大特点是：通过改变硬件的跳线和在软件上增加选择参数的方法，来管理不同型号的电池组。 目前进行电动汽车研发的主要企业有一汽、上海大众、东风汽车、长安汽车、奇瑞汽车、吉利汽车、比亚迪汽车、江淮汽车、上海华普、上海通用等企业。然而，除奇瑞和比亚迪外，其他企业在电池管理领域没有或仅有很少的专利申请。究其原因，一方面，一些电动车研发企业还没有将研发重心放到电池
6、管理系统上；另一方面，国内企业在知识产权保护上意识不足，还没有自己的专利技术。目前，我国一些企业已经就电池管理系统技术申请了专利。在电池管理领域专利申请量排前六位的国内企业有：比亚迪、奇瑞汽车、深圳市比克电池有限公司、中兴、天津力神电池股份有限公司和华为。 锂离子电池是目前纯电动汽车上应用最广泛的动力电池类型，在能量密度、循环寿命、自放电率等方面具有明显优势。正负极材料的电极电势决定了目前单节锂离子电压标称只有不到 4V，而驱动纯电动汽车需要的电池电压高达上百伏甚至数百伏，因此必须将多节电池串联起来组成电池组，才能达到所需的电压等级，一般纯电动汽车电池组中用于串联的单体电池至少几十节，有些达到
7、上百节。当多节电池串联成组时，由于单体性能差异所引起的电池组不一致性问题就变得尤为明显。这里提到的不一致性问题指的是串联电池组内各单体之间存在的性能差异现象，其最显著的问题就是单体电池 SOC 的不一致。 由于不一致性的存在，锂离子电池组的可用容量和循环寿命远低于单体电池，电池效能得不到充分发挥，影响电动汽车的续驶里程。为了使电池组的使用容量最大化，需要对电动汽车用磷酸铁锂动力电池组进行均衡充电，实时检测各单体电池特征参数，并维持各单体电池 SOC 差异在容许范围之内。 BMS 是新能源汽车的核心竞争力，新能源汽车所用动力电池相较于传统消费类锂电池，无论是结构复杂程度、所搭载的单体个数，还是整体对于安全性能的要求都显著提升，这使得 BMS 的重要性更加凸显，是新能源汽车的核心竞争力之一。因此，国内新能源汽车行业高度景气，产销量增长迅猛，大力促进了 BMS 行业的发展。随着新能源乘用车和专用车的放量，三元小电池渗透率不断提升，此外，随着对于整车特别是乘用车安全性能要求的不断提高，BMS 的受重视程度也会不断加强。
