摘要：汽车已经成为日常出行必不可少的交通工具，汽车总保有量持续增长，受到不断减少的化石能源的影响，新能源汽车得到了迅速的发展，电动汽车以电池作为动力源，锂电池组的应用及管理技术成为影响电动汽车发展的直接因素。
关键词：电动汽车；电池能量管理；策略研究
引言：随着环境污染与能源危机越来越严重，中国已将电动汽车作为国家的重大发展战略。与内燃机汽车不同，电动汽车以动力电池为整车的主要能量来源，对于纯电动汽车来说，动力电池更是整车的唯一能量来源。电池管理系统（BMS）主要负责对动力电池的状态采集、充放电控制和故障判断等，该系统性能的优劣对整车安全性和续驶里程等起着决定性作用。
1.电动汽车电池管理的现状
电动汽车使用的电池主要是蓄电池，蓄电池非常适用于新能源电动汽车中。随着电动汽车的不断发展，对蓄电池的应用量也大大提升，蓄电池是电动汽车的主要驱动装置。电动汽车电池应用的镍氢电池和二次锂电池的应用率比较高，能满足汽车内部电子设备电能需求。镍氢电池和二次锂电池的应用量大是因为其自身有着诸多的优势，但是也存在着不足之处，电池如果长时间高强度荷电状态，整体能效就会降低，不断优化荷电状态是延长电池使用寿命的关键。电动汽车电池中的镍氢电池也是比较重要的应用电池，这一类型的电池应用产生的物质不会影响环境，能量产生量也比较高。镍锌电池不能持续使用，而通过充电装置补充能量，电解液当中添加缓蚀剂，能够提高其应用性能。镍氢电池是多种金属分成组成的，应用在电动汽车当中可以发挥其能量优势，功率也较高，运行电压以及比能量和比功率都是要优于镍氢电池和二次锂电池的。电动汽车电池能量管理中锂离子电池的应用在当前愈来愈广泛。
2.电动汽车电池能量管理策略
2.1控制器的管理
2.1.1单体电压和温度采集
根据实际需求，不同电池包内单体数量各有不同，从几串、十几串甚至到几百串，为了保证电池包及整车能安全稳定地运行，必须对单体电压和温度进行精确采集，当BMS判断电池单体状态出现异常，可以立即采取相应的处理措施。
2.1.2动力电池总压计算
电动汽车动力电池总压高达几百伏，而一般芯片的模拟量采集电压不超过5V，因此，在本文中采用电阻分压法来采集电池总压，采用高精度电阻根据电池总压范围设计分压电路，使接入芯片的电压满足使用要求，在程序中对采集到的电压值按分压电阻比例进行还原计算，即可得到动力电池的总压值。
2.2电流采集电路
电动汽车需使用到较多的单体电池，将这些工作电流相同的单体电池全部串联构成动力锂离子电池组后，仅需对串联后的总电流进行测量即可完成电流监测过程，在对电流进行采集时主控制器所采用的电流监测功能基于分流器实现，将一个康铜电阻（阻值较小）串联到监测电路中实现分流器功能，电流值以其两端的压降值为依据计算获取。考虑到该方法所获取的较小的康铜电阻的压降值无法完成A/D转换，需通过添加一个信号放大电路实现对信号的放大处理（数值不能超过5V）。为保护单片机还需将一个5V的稳压二极管接入到电路中，从而使电路故障得以有效避免。
2.3分控制器动力电池组
的电压可达上百伏，而采用直流电的锂电池包管理控制系统的电压为12或24V，分控制器受到较大电压差极的影响极易被损坏，通过在隔离器中添加菊花链型测量电路可有效解决此问题。选用四通道高速隔离器（ADI公司）作为隔离器，具体通过ADuM5401配合使用ADuM1402实现CPU隔离电路功能。
2.4控制算法
充满电后的电池需及时停止充电。不及时停止充电易影响电池的使用寿命，造成不必要的电能浪费，因此电动汽车电池包管理控制系统需具备智能充电管理能力，在充满电后电池包管理控制系统及时做出停止充电的指令，确保完成对充电机的合理控制过程，在判断充电是否停止时具体采用电压电流曲线斜率法完成，即在电压曲线率达到具体值时确认为终止，智能充电具体控制流程为：系统先对电池组电压和Uol进行检测，并分别同充电电压级电流曲线上的点相对应，此时为t1时刻，智能充电系统对蓄电池按t1后的充电曲线进行充电，充电正常结束时刻为t2，记录整个充电时间（t1与t2的差值）。充电系统通过对蓄电池状态进行监测完成对充电蓄电池是的异常及极化现象的判断，实时保护充电电路，据此采取及时的修正措施。
3.电动汽车电池能量管理策略
3.1单体电压和温度采集
根据实际需求，不同电池包内单体数量各有不同，从几串、十几串甚至到几百串，为了保证电池包及整车能安全稳定地运行，必须对单体电压和温度进行精确采集，当BMS判断电池单体状态出现异常，可以立即采取相应的处理措施。
3.2电池包管理控制
系统架构设计结构完成了电池包管理控制系统架构的设计，结构框图具体如图1所示，主要由主控制器和分控制器两部分构成，主、从控制器结构分别如图2、图3所示，主控制器主要负责对来自分控制器的数据（包括电池组电压、温度、充放电电流等方面的数据）进行采集和处理，在此基础上完成故障监测及报警等功能，并向整车控制器传输相关数据（通过CAN网络完成），整车控制器进一步处理接收到的数据后向主控制器反馈相关控制信息，从而实现对BMS的相对控制。该系统使用了3个分控制器，负责对电池组电压进行监管，并负责主控制器的部分运算，分控制器的主要功能为信息采集，能够对144个电池组（由单体锂电池串联组成）进行有效管理。各分控制器均包含8个AD7280A，科均衡48个单体锂离子电池，负责对48个单体锂离子电池的温度点进行监测。
CAN通信网络的设计方案电动汽车电池包管理控制系统的硬件功能设计主要基于3个CAN模块（MC9S12XEQ512自带）。第一个模块为CAN通信模块（即主、分控制器间的通信），属于内部局域网络，分控制器在接收到由主控制器传送的执行命令后再向主控制器反馈相关数据信息（包括基本数据、计算结果、故障信息等）。第二个模块为CAN网络，负责电池包管理控制系统同整车控制器间的连接，实现相关信息和命令在车载控制器间同电池管理系统间的相互传递。第三个模块为内部局域CAN网络，主要负责完成主控制器通上位机、显示设备间的通信过程，此外还负责记录电池基本信息（包括剩余容量估测值、故障诊断等）。
4.电动汽车电池管理的应用前景
2019年，九成以上的电动汽车采用锂电池，其中2019年1～5月三元锂电池的市场份额最大达到55%，比2018年提升10个百分点。相较于镍氢电池而言，锂电池的比能量和比功率大、体积小、重量轻。磷酸铁锂电池能量密度和比功率存在限制，在大规模的制作中容易产生问题。未来的叮咚汽车发展的重点将会转移到三元锂电池上，尽管三元锂电池综合性能比较优越，但仍需要高质量的电池管理系统的来支撑。
结束语
综上所述，随着汽车的快速发展，给当下带来了严重的环境污染，能源危机也越来越严重。电动汽车电池能量作为电动汽车的主要能量源，对电动汽车的综合性能起着纪委关键的作用。因此，对电动汽车电池能量管理系统的研究刻不容缓。
参考文献
[1]徐英浩 . 电动汽车电池管理系统的设计［J］. 电源技术，2019，43（7）：1194-1196.
[2]崔雯雯，贾蒙.电动汽车电池包管理系统设计与研究[J].内燃机与配件，2019（15）
[3]程浩，蒋立琴，何志辉，etal.电动汽车用电池管理系统测试平台的设计与实现[J].自动化与仪表，2019，34（8）.