动力电池管理系统的工作原理与功能

（一）工作原理

动力电池管理系统的工作原理可简单归纳为：数据采集电路采集电池状态信息数据后，有电子控制单元进行数据处理和分析，再根据分析结果对系统内相关功能模块发出控制指令，并向外界传递信息。

（二）主要功能

动力电池管理系统的主要功能有以下8个方面，其功能示意图如图2-19所示。动力电池管理系统的监控信息显示界面和安装位置如图2-20和图2-21所示。

图2-19　电池管理系统的功能示意图

（1）数据采集

电池管理系统的所有算法均以采集的动力电池数据作为输入，采样速率、精度和前置滤波特性是影响电池系统性能的重要指标。

电动汽车电池管理系统的采样速率一般要求大于20 Hz（50 ms）。

（2）电池状态计算

电池状态计算主要包括SOC和电池组健康状态（SOH）两个方面。

SOC：提示动力电池组剩余电量，是计算和估计电动汽车续驶里程的基础。

SOH：提示电池技术状态、预计可用寿命等健康状态的参数。

在电动汽车中，准确估算蓄电池SOC主要有保护蓄电池、提高整车性能、降低对动力电池的要求和提高经济性等作用。

（3）能量管理

能量管理主要包括以电流、电压、温度、SOC和SOH为输入进行充电过程控制，以SOC、SOH和温度等参数为条件进行放电功率控制两个部分。

（4）安全管理(www.xing528.com)

安全管理主要用于监视电池电压、电流、温度等是否超过正常范围，防止电池组过充、过放。

图2-20　某电池管理系统的监控信息显示界面

图2-21　电池管理系统的实际安装位置

安全管理系统的功能：烟雾报警；绝缘检测；自动灭火；过电压和过电流控制；过放电控制；防止温度过高；在发生碰撞的情况下关闭电池。

（5）热管理

热管理主要用于电池工作温度超高时对电池进行冷却，低于适宜工作温度下限时对电池进行加热，使电池处于适宜的工作温度范围内，并在电池工作过程中保持电池单体间温度均衡。

热管理的功能：电池温度的准确测量和监控；电池组温度过高时的有效散热和通风；低温条件下的快速加热；有害气体产生时的有效通风；保证电池组温度场的均匀分布。

（6）均衡控制

电池的一致性差异导致电池组的工作状态由最差电池单体决定。

在电池组各个电池之间设置均衡电路，实施均衡控制是为了使各单体电池充放电的工作情况尽量一致，提高整体电池组的工作性能。

（7）通信功能

通过电池管理系统实现电池参数和信息与车载设备或非车载设备的通信，为充放电控制、整车控制提供数据依据是电池管理系统的重要功能之一。根据应用需要，数据交换可采用不同的通信接口，如模拟信号、PWM信号、CAN总线或I2C串行接口。

（8）人机接口

人机接口是指人与计算机之间建立联系、交换信息的输入/输出设备的接口，是计算机同人机交互设备之间实现信息传输的控制电路。