明建平，卢峰，陈梅艳

（江西环境工程职业学院，江西 赣州 341000）

纯电动汽车电池管理系统模型的开发设计

明建平，卢峰，陈梅艳

（江西环境工程职业学院，江西 赣州 341000）

电动汽车是一种电力驱动的道路交通工具，包括电池电动车、混合动力电动车和燃料电池电动车等。而纯电动汽车因其环保性能好（无尾气污染、噪声低）、行驶平稳、乘坐舒适、操纵稳定性好及驾驶轻便等优点，受到世界各地政府、各大汽车品牌及用户的热捧。但鉴于电池安全性、续航里程能力、充电时间等技术核心问题，制约着纯电动汽车的市场推广，解决上述技术问题的关键在于如何对庞大的电池组进行有效监控、管理，以保证纯电动汽车合理、安全地有序工作。因此，电池管理系统的设计成为纯电动汽车的一项关键技术。

电池状态；电池平衡；电池热管理；自诊断与报警；充放电管理

CLC NO.: U463.6 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)10-106-02

1、电池管理系统（BMS）的功能设计

在纯电动汽车的电源系统，小型单体锂电池经历了笔记本行业检验、电池技术成熟高、生产经验丰富、成本低、安全性可控等优点，被广泛使用。为了提高纯电动汽车的续航能力，电源系统往往需要集成数百甚至上千个单体锂电池，一般按“单体电池-电池包-电池组”组合形式组成电源系统，如何管理庞大的电源系统安全有效地工作，成为电池管理系统(BMS)解决的关键。根据锂电池的工作特点及现代汽车功能发展趋势的要求，电池管理系统应具备电池状态检测、电池平衡管理、电池热管理、充放电管理、电池残电管理、电池老化与健康专业预估及自诊断与报警等基本功能。

2、电池管理系统（BMS）的模型设计

2.1 电池状态检测

实时采集电池组的总电压与总电流、电池包的温度、单体电池的电压等参数数据，电池管理系统对数据进行分析计算，并通过CAN总线通信将信息发送至仪表控制单元，实时显示电池状态参数，以便驾驶员实时掌握电池组的状态。

图1 电池管理系统（BMS）管理功能

2.2 电池热管理

锂电池长期工作在比较恶劣的热环境中，若不能有效管理电池组周围的温度，极大影响电池组的存储电容量性能及使用寿命。实时监测电池组表面温度、环境温度和电池内阻值的大小等信号，电池管理系统根据信号进行综合分析对比，然后发出指令通过CAN总线送至至散热控制单元，散热控制单元会对风扇进行控制，改变风扇的转速大小，以达到稳定的温度。

2.3 残余电量检测

电池残余电量的实时检测，有利于驾驶员实时掌握纯电动汽车的续航里程，以提醒驾驶员及时充足电量。电池管理系统实时采集放电电流、电压等参数，通过相应算法进行SOC的估计，及时将估算值换算成续航里程值，并将结果通过CAN总线输送至仪表显示单元，以便驾驶员直观了解纯电动汽车的残余电量及续航里程。

2.4 充放电控制

电池组是纯电动的动力源，电池组的能量来源于充电系统，若充电时间太长，导致用户无法接受，若充电时间太快，影响电池的性能及使用寿命。电动机是驱动纯电动汽车运动的动力元件，需要电池组不断给电动机进行放电，若放电过度，影响电池组的寿命及使用性能。电池管理系统根据单体电池的电压、电流等状态参数控制对电池的充放电，若单体电池的电压、电流过高或过低，电池管理系统会通过CAN总线给供电模块发出指令，此时，供电模块会切断供电继电器，以保证电池组的正常使用及性能。

2.5 自我诊断与预警技术

现代汽车几乎具备自我诊断与报警功能，以便驾驶员实时掌握汽车的运行状况，当出现异常情况时，提示驾驶员立刻停车检查，避免汽车安全事故的发生。与此同时，可以通过在线诊断系统对纯电动进行故障诊断，以便维修人员快捷找到故障点并排除故障。纯电动汽车应该具备以下自我诊断与报警功能：（1）电池容量下降；（2）电池自放电过大；（3）电池充电不足；（4）电池内阻过大；（5） 电池极板损坏；（6）电池损坏；（7）电池温度异常等，电池管理系统实时接收电池组的总电压、电流、电阻值、电池包电压、电池温度等参数，通过相应算法对电池组的状况进行综合分析判断，将分析结果通过CAN总线送至仪表控制单元，并以相应的状态符号给予驾驶员以提示，若出现极度异常状况，通过红色报警信号提示驾驶员，避免交通安全事故的发生。

3、结论

纯电动汽车电池管理系统模型的设计，是纯电动汽车电控系统设计的重要部分，对于解决纯电动汽车的热管理、续航里程、节能等核心技术问题提供了有利支撑。

图2 电池管理系统（BMS）设计原理图

[1] 付正阳.林成诗.陈全世.电动汽车电池组热管理系统的关键技术[J].公路交通科技.2005年3月第22卷第3期.

[2] 赵春明.吴志新.马宁.李君.电动汽车高压状态参数在线检测[J].吉林大学学报.2007年1月第37卷第1期.

[3] 南全瑞.孙逢春.王建群.纯电动汽车电池管理系统的设计及应用[J].公路交通科技.2007年第47卷第S2期.

[4] 吴兴敏.电动汽车构造、原理与检修.[M].北京：北京理工大学出版社,2015,6.

[5] 特斯拉产业链深度研究报告.[J].新材料在线,2014.

Development design of pure electric car battery management system model

Ming Jianping, Lu Feng, Chen Meiyan
( Jiangxi environmental engineering vocational college, Jiangxi Ganzhou 341000 )

Electric car is a power driven road vehicle, including battery electric car, hybrid electric vehicle and fuel cell electric vehicle. And pure electric vehicles because of its good performance of environmental protection (no tail gas pollution, low noise, stable driving, comfort and manipulation of the advantages of good stability and drive light, by governments all over the world, each big brand and users. But given the battery safety, range capability, core technology problems such as charging time, restrict the marketing of pure electric vehicles, the key to solve the technical problems is how to effectively the huge battery monitoring, management, pure electric vehicles to ensure reasonable, safe and orderly work. As a result, the design of the battery management system is a key technology for pure electric vehicles.

battery status; Battery balance; Battery heat management; Self-diagnosis and alarm; Charge and discharge management

U463.6

A

1671-7988 (2017)10-106-02

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.10.035

明建平，就职于江西环境工程职业学院。