電動汽車動力電池管理系統控制方法研究

蔣超宇 楊學平 楊繼璽

摘要：在當前電力汽車的日常運行中，最關鍵的就是要實現對動力電池系統的科學合理化管理，這樣才能夠促使動力電池控制在最佳的工作區間。其中，要想實現對電動汽車動力電池管理系統的控制與管理。就要對電池性能、電性能、安全性能以及使用壽命進行測試與檢驗，最終來實現對動力電池管理系統的控制。因此在本文中，對當前電動汽車的動力電池管理系統中電池性能、電性能、安全性能以及使用壽命進行的檢測，從而來提高電池的使用壽命和安全穩定性，最終實現了對電動汽車動力電池的科學化管理。

關鍵詞：電動汽車;動力電池;管理系統;控制方法

中圖分類號：TM912? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）02-0193-02

1? 動力電池系統的概述

在當前電動汽車的動力電池系統中，主要包含了三部分結構，分別是電池組、電池管理系統以及電氣系統。在電動汽車的運行過程中，需要保證三部分相互之間的配合，進而可以根據不同的運行情況來進行充放電，從而進一步的實現對動力電池狀態的實時監控，對動力電池中能量的管理和安全管理以及健康管理。電池指的是組成動力電池中的基本單元，一般是通過電池結的組成技術來將電池單元進行串并聯的連接，從而來滿足汽車在運行過程中對動力電池功率和能量的各項要求。電池管理系統指的是電池管理系統的控制板，電流電壓溫度檢測元器件以及相關的信息采集、控制和約束來組成。電池管理系統主要是對電池組中的電池進行科學合理的控制和管理。但是電氣系統是由電池切斷單元、高壓連接、低壓控制通訊線束來組合而成，用于連接電池管理系統和電池組，進而促使動力電池能夠進行能量的分配和進行安全的防護，也就是保證電動汽車可以持續穩定的運行。

總而言之，在動力電池系統的三個組成部分中，動力電池占據著核心地位，電池管理系統作為控制的關鍵，來實現對動力電池狀態的控制，同時結合熱管理的相關部件來進一步的保證能夠為動力電池提供舒適的工作和運行環境。

2? 電池管理系統

2.1 電池管理系統中電氣架構

簡單來說，電池管理系統主要是采用了分布式電池管理系統，包含了一個主控制器，一個高壓控制器和兩個從控制器以及其他的材料控制線束來組合而成，在合成的過程中，一般可以通過CAN總線來實現各個控制器之間的信息交流和控制。（圖1）

主控制器，主要是控制從控制器和高壓控制器上傳的信息進同時來進一步的控制Dolly電池在運行中的狀態，還可以對出現的故障進行診斷和及時的處理。而高壓控制器主要是通過實時的采集并上報動力電池中的總電壓，各路各種數據信息，從而來可以為后期的計算和電狀態、健康狀態的分析來提供準確的數據信息，也可以實現預充電檢測和絕緣檢測功能。從控制器，一般是用于收集和上報動力電池單體電壓的各項數據信息。及時的反饋每一串電池中SOC和SOH，最終來保證動力使用過程中電芯的一致性。對于采樣控制線束來說，主要是促使動力電池中各種信息收集和控制器信息交換來提高硬件支持。

2.2 電池管理系統中的控制方法

要想保證電動汽車中動力電池系統能夠實現正常的運行，電池壽命可以滿足電動汽車的要求，并且保證動力電池系統能夠安全穩定的運行等，都需要對動力電池的循環壽命進行控制，從而來進一步保證動力電池能夠安全穩定的運行并且進行使用。

動力電池管理系統的控制方法中，主要包括了四個方面的控制方法。第一是對工作模式的控制，電池管理系統包括了待機、放電、充電、故障四種模式，根據不同的模式來展開對應的功能。第二是對預充電的控制，在控制的流程中，首先是通過bms即時檢測vcu發來的預充使能信號，進而來閉合相關的接觸器，同時及時的反饋接出去當前的狀態，還需要檢測動力母線的電壓與動力電池電壓之間的關系。如果某些中電壓達到相關的條件數值時，及時的切斷預充的回路，從而來完成預充電的控制過程。第三是對充放電的控制過程，主要是通過對周邊環境中的溫度，動力電池中SOH和SOC以及可充電的功率等不同維度來實現控制和管理，從而來及時的保證動力電池能夠快速充電。最后是對熱管理的控制。對熱管理的控制中，主要是通過環境中的溫度以及動力電池中的溫度信息來進一步的對動力電池充放電力進行評估，科學合理的控制開啟和關閉加熱器的裝置。

3? 當前電動汽車中動力電池的管理與測試方法

3.1 在對動力電池進行管理和檢測中的相關問題分析

準確的來說，在當前對電池企業生產出的產品進行性能測試時，一般是采取單體電池來進行。其中在檢測時是在實驗條件的情況下來進行對單體電池的測定。其中，對于包動力電池來說，自身的各個單體電池均存在一些差異性，從而使得電池的性能和單體電池在進行測試的過程中出現了較大的改變。因此，在當前對電池性能測試的過程中，首先是需要重視對電池中SOC的測試估計，此外還需要進一步的分析出單體電池在總電池組中起到的作用和具體的出力情況，這樣才可以進一步準確的分析出具體的單體電池的具體作用。為了進一步的調查單體電池的具體作用，對現有的文獻資料進行了充分的調查與分析，了解到當前對電池中的SOC的檢測估算方法包括了，可以通過對電壓、電流、溫度等來直接的測量外特性參數，從而來可以準確的分析出電池本身具有的特性。但是在對動力電池來說，需要工作人員來準確的掌握電池所處的壽命狀態，這是因為電池自身的壽命狀態會存在較大的差別，因而就需要及時的了解電池的壽命狀態，最終來及時的進行壽命狀態的修正模型，提高動力電池的使用壽命。

3.2 當前動力電池中管理的現狀

隨著國家智能電網的發展，國家正在和地方政府加強對電動汽車的合作，其中是集中在對電動汽車的充電設施方面的投資與研究。簡單來說，當前的電力公司會建立相關的電動汽車的充電設施的相關一系列的標準，從而來及時的實現充電站和電網之間的互動力度。準確的來說，電網公司實施的電動汽車的充電設施可以進一步的提高電動汽車在充電中的效能和所提供的服務質量水平，最終可以進一步的提供標準化的信息。也就是可以用于對動力電池中SOC估算檢測的數據信息源，便于展開相對應的建設。

3.3 當前對動力電池中管理中的具體內容

以混合動力汽車鋰電池為對象，通過電池的實際運行環境和電池容量衰退多種影響因素的分析，利用LabVIEW虛擬編程軟件和NI硬件搭建電池的功能模型，從電池的電壓、溫度和電流三個參數方面進行與實際運行環境條件下的電池壽命測試。其中，首先是要完成硬件的整體結構設計，根據模型的工作要求，完成模型硬件主要芯片的選型。第二是要充分的利用LabVIEW虛擬開發平臺搭建電池模型的軟件功能模型：實時采集、離線回放、數據處理、故障診斷、數據保存等設計。第三是加大對模型進行集成測試，從而來通過傷真測試驗證模型的功能可用性。

在對動力電池進行測試和管理的過程中，要確保完成對應的研究任務，第一是完成深合動力汽車理電池參數模型的總體設計方案。第二是完成模型硬性主控芯片的選型。第三是搭建模型虛擬開發平臺。第四是完成模型功能調試，并驗證模型穩定性和準確性。

3.4 采取的研究方法及可行性分析

在當前對電池中硬件設計的過程中，首先硬件在設計時首先是需要根據硬件的相關原則和規范來進行，從而可以進一步的確定出電池中具體的硬件芯片的型號，在硬件中各個模塊的具體設計中的硬件戶品的集成是屬于在相對應的軟件平臺和相關儀器的基礎上來進行對硬件瓷源的具體配置設計和對接口的調試。其中在軟件的模型的設計和分析過程中是需要根據相關的原則來準確的對電池硬件進行測試與分析，之后再進行對動力電池硬件中部分軟件功能和結構的設計，同時需要制定相關對軟件功能和結構的測試程序。第三步就是對硬件中其他功能進行具體的評細設計，并且還需要進行對軟件文檔的設計。但是在編程調試的階段中，是需要在具體仿真的狀態下來進行調試。但是，硬件和軟件模型的集成是需要一起進行調試和和聯調，同時還需要在各個階段中進行測試和實驗。

簡單來說，當前動力電池中的虛擬儀器技術已經融合了模塊化硬件、開發技術以及PC技術，因而在對電動汽車的動力電池進行調試和測試的過程中，可以通過相對應的軟件來建立相對應的收器，而軟件的定義卻比軟件廠家生產出定義臺式儀器的功能更加的全面和靈活。而且因為軟件中含有了PC技術，進一步快速的提高了對運行速度的提升。近年來，隨著國家經濟的快速發展，使得虛報儀器技術的功能、技術、性能來有了顯著的提高，從而進一步的取代了傳統的儀器。準確的來說，當前的虛擬技術可以進一步的成為檢測電動汽車或者動力電池的最佳測試模型，從而來減輕工作人員的工作難度，可以準確的掌握相關的數據信息。

4? 結語

在混合動力汽車的運行中，最關鍵的就是需要保證電池管理系統的科學合理化運行，從而來延長電池的使用壽命，保證電動汽車可以安全的運行，提高整個車輛的性能。此時就需要對電池管理系統進行控制和測試。在本文中，通過利用LabVIEW虛報開發平臺和硬件結構搭建混合動力汽車鋰電池數據監控模型，為混合動力汽車的電池數據采集和故障診斷提高條件。而且本文專注于鋰電池三參數與電池壽命的關聯分析，為混合動力汽車鋰電池發展提供依據，進一步的為后續電動汽車中動力電池管理系統的控制和測試奠定了堅實的基礎。

參考文獻：

[1]劉博，杜繼宏，齊國光.電動汽車制動能量回收控制策略的研究[J].電子技術應用，2004（01）.

[2]陳勇，陳全世，仇斌.燃料電池城市大客車驅動系統的發展現狀及趨勢[J].汽車技術，2004（08）.

[3]萬里翔，柯堅，許明恒.汽車能量回收系統的研究[J].機床與液壓，2003（03）.