新能源汽车动力电池管理系统设计 .pdfVIP

新能源汽车动力电池管理系统设计

摘要：随着科学技术的快速发展，我国经济建设发展非常迅速，我国各行业运用先进

技术发展自身取得了非常不错的成效。新能源汽车在近年来发展的速度不断加快，电池管

理系统设计作为整个电池系统的核心部分，其运行质量直接关乎到动力电池系统的运行安

全，也关乎到整车运行安全。因此，需要加大电池管理系统设计的研发力度，走产品的集

成化和标准化道路，采用[H1]采用分工合作商业模式并加强检测与评价的标准，推进电池

管理系统更好地发展并满足需求。本文就新能源汽车用动力电池管理系统设计展开探讨。

关键词：新能源汽车；动力电池；管理系统

前言：动力电池作为电动汽车的主要能源之一，在电动汽车中占有非常重要的地位。

为了满足电动汽车的高功率应用需求，通常由几百节电池串并联组成的电池组来给电动汽

车供电，如何有效地管理由数量如此巨大的电池构成的电池组成为电动汽车安全、可靠运

行的关键技术之一。同时，电动汽车复杂的运行工况也给电池的管理增加了难度。另外，

由于制造工艺的缺陷，很难保证所有的电池都保持高度的一致性。这样，在使用过程中，

有部分电池就可能处于过度充电或者过度放电的状态。这些长期处于过充电或者过放电状

态的电池很容易损坏，进而影响整个电池组的使用。更严重的是，过充电严重的电池存在

爆炸的危险，威胁到人类的安全。所以，如何有效对电池进行均衡管理，使电池组内的电

池性能保持一致，也是电池管理的一个重点。

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。

1.2硬件设计方法

系统软件均采用模块化设计，主要模块有：系统初始化模块、电池信息采集模块、

SOC估算模块、均衡控制模块、热管理模块以及通信模块。整个软件的设计采用自顶向下

的设计方法，即首先确定顶层各个模块之间的执行顺序，再完成对各个模块内部的程序设

计。电池的SOC估算一直是电池管理系统的难点和重点之一。电池内部复杂化学反应、电

动汽车复杂的运行工况都给电池SOC的估算增加了难度。本设计中采用的估算策略为静态

自学习残余电量算法、动态安时计量法和扩展卡尔曼滤波算法相结合的综合估算算法。在

车辆启动前，采用静态自学习残余电量算法来估算电池SOC的初始值，在车辆启动后，通

过安时计量法与扩展卡尔曼滤波法的交互式算法来实时估算电池的SOC。静态自学习残余

电量算法是依据大量的实验数据、电池上一次使用时的信息以及实时检测到的电池两端电

压、温度等信息来估算电池的初始SOC。这些实验数据包括：不同温度下电池充电时开路

电压与SOC的关系数据、不同温度下电池放电是开路电压与SOC关系数据。该算法的实施

步骤如下：(1)系统开机时，获取上一次电池工作结束时电池的充放电状态、电池的SOC、

上一次系统断电的时间等信息；(2)获取本次开机的时间，并计算两次时间间隔；(3)测量

得到各个电池单体两端电压；(4)通过自学习算法，综合以上信息，计算得出电池的初始

SOC。通过静态自学习残余电量算法估算得出电池组的初始SOC之后，将电池组的初始

SOC作为输入值，利用动态安时计量法与扩展卡尔曼滤波交互式估算算法来实时估算电池

的SOC。

2、新能源汽车用动力点差管理软件系统设计

2.1远程诊断

远程诊断系统有如下优点:(1)能够及时监控和诊断电池系统的状态。(2)能够收集和分

析整车运行工况,优化电池系统控制策略。(3)能够及时发现电池系统的隐患,提醒和指导客

户进行问题解决。(4)可以对远程系统参数进行配置,为客户提供人性化服务。(5)降低电池

系统使用成本。远程诊断主要由无线监控系统、监控数据库、智能分析系统三部分组成。

目前无线监控主要