动力电池及能源管理技术：功能全解析

电池管理系统的功能主要包括：数据采集、电池状态计算、能量管理、安全管理、热管理、均衡控制、通信功能和人机接口。图5.2所示为电池管理系统的功能。

图5.2　电池管理系统的功能

（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200 Hz（50 ms）。作为电池管理系统中其他功能的基础与前提，数据采集的精度和速度能够反映电池管理系统的优劣。管理系统的其他功能比如SOC状态分析、均衡控制、热管理功能等都是以采集获取的数据为基础进行分析及处理的。

数据采集的对象一般为电压、电流、温度等。

（2）电池状态计算

电池状态计算主要包括电池组荷电状态（State of Charge，SOC）和电池组健康状态（State of Heath，SOH）两方面。SOC用来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用来提示电池技术状态、预计可用寿命等健康状态的参数。SOC是防止动力电池过充和过放的主要依据，只有准确估算电池组的SOC才能有效提高动力电池组的利用效率、保证电池组的使用寿命。在电动汽车中，准确估算电池SOC主要有保护电池、提高整车性能、降低对电池的要求以及提高电池的经济性等作用。

（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

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。现在在对电池组进行整组监控的同时，多数电池管理系统已经发展到对极端单体电池进行过充、过放、过温等安全状态管理。(www.xing528.com)

安全管理系统主要有以下功能：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

为了保证电池系统的性能和寿命，动力电池管理系统一般都包含有热管理系统。电池热管理系统是用来确保电池系统工作在适宜温度范围内的一套管理系统，主要由电池箱、传热介质、监测设备等部件构成。电池管理系统在热管理上的主要功能是对电池温度进行准确地测量和监控，在电池组温度过高时有效散热和通风用以保证电池组温度场的均匀分布。在低温的条件下，能够进行快速加热使电池组达到能够正常工作的温度，并在电池工作过程中保持电池单体间温度均衡。

对于大功率放电和高温条件下使用的电池，电池的热管理尤为必要。

（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，从而提高整体电池组的工作性能。

均衡管理有助于电池容量的保持和放电深度的控制。如果没有对电池进行均衡控制，由于电池管理系统的保护功能设置，就会出现某个电池单体充满电时其他电池单体没有充满或者某个最小电量的单体电池放电截止时其他电池还没有达到放电截止限制的现象。一旦电池出现过充或者过放，电池内部会发生一些不可逆的化学反应导致电池的性质受到影响，从而影响电池的使用寿命。

（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

根据设计需要设置显示信息以及控制按键、旋钮等人机界面。