新能源汽车锂离子电池组智能监控系统

林　可

（中煤科工集团重庆研究院，重庆，400037）

新能源汽车锂离子电池组智能监控系统

林可

（中煤科工集团重庆研究院，重庆，400037）

随着新能源汽车的兴起，锂离子电池作为一种新型的环保电池，被认为是其主要的动力源和储能载体，而电池自燃起火等事故的频发造成极大危害。本文基于锂离子电池的特性，试对新能源汽车中的锂离子电池组智能监控系统进行相关的研究和探索。

锂离子电池组；智能监控系统；自燃监控

新能源汽车主要的动力源是锂离子电池组，包含磷酸铁锂、多元锂等，其具有应用周期长、污染小、体积小、容量高的特点，较之现阶段市场上多用的镍氢电池及铅酸电池等，更具应用优势。但同时锂离子电池本身有一定的危险性，易发生自燃或爆炸的现象，因此保证其使用安全性尤为重要。本文结合智能化监控技术，设计了一套新能源汽车锂离子电池组智能监控系统，充分保证了电池的安全性和动力性。

1　锂离子电池特性及锂离子电池组智能监控系统

锂离子电池具有的诸多方面的优点，使其成为电动车动力电池及新能源汽车的首选。然而正是由于锂离子电池的能量密度较大，容易受到种种因素的影响，产生一定的泄漏、放气、冒烟、等现象，严重时还可能会引发燃烧、爆炸等现象。最为重要的是，系统还具备必要的保护、报警、控制功能，实现电池充电过程中的超温报警及过压保护等，以便于对电池自燃进行有效的监控，当不可避免发生自燃情况时，系统可手动或自动在电池组周边喷射降温抑火材料，留出更多时间让乘客逃生，从而增强了车辆安全性。

2　锂离子电池组智能监控系统的组成与工作原理

2.1系统的组成

锂离子电池组智能监控系统融合了人工智能技术和现代控制理论，实现了对电池组软硬件的适时管理和控制，在最大限度上确保电池的安全使用。

2.1.1电压及温度保护模块

这一模块是对电池组的上下限电压、内压及温度等进行限制和保护的模块，其主要是通过利用热敏电阻、压力应变片及电压泵等实现的，以保证当电池的相关参数偏离正常指标时，相应的装置能自动进行检测，并切断回路，保证电池使用的安全性。

2.1.2过流保护模块

这一模块主要由一系列的监控单元组成，包括充电机电压、充电电流等。其是利用电流开关及充电容量监控，对电池组进行二重控制，实现对电池的双保险管理，以免电池电流过充而导致损坏和寿命的减短。

2.1.3均充保护模块

均充保护模块是整个系统的关键模块，其主要利用的是单块电池容量不一致、能量分散的问题设计的，通过实现电池能量的统一分配，对每一块单体电池进行均衡的充电。此外，还可对电池进行均充，以更好地促进电池的高效使用。

2.1.4电池组管理系统

由于电池自燃是一个渐变的过程，发生电池自燃的触发原因也具有多样性，因此在系统的安全设置上遵循一定的层次性（见图3和图4）。本文设计的创新点在于，在电池管理系统中，包含了手动和自动的抑制燃烧及降温装置，在电池发生明火燃烧前实现对温度、电流、气体泄漏等变化的检测和控制，有效防止自燃现象的发生。喷射主要采用液态CO2材料，其具有降温效果好，气化后不对电池造成危害等优点。

图1　电池自燃事故触发的分类

图2　电池系统安全性问题的层次性

总之，锂离子电池组智能监控系统实的最终目的就是保证电池处于“理想”的工作状态。在保证电池外部性能指标不变的前提下，通过智能监控系统，实现电池组在任何情况下都能正常工作。

2.2系统的工作原理

为保证锂离子电池组的安全性，在对其进行充电时，一般采用先恒流再恒压的“分步式”充电方式，当单块电池的电压控制在4.2V时再转入恒压充电，以减少因电压不稳而产生损坏甚至爆炸现象的发生。系统在电池剩余容量的测量上较之传统测量方式更为精确，能有效减少误差的发生。此外，若温度超限、电压过压，系统也将自动断电。

3　结论与展望

锂离子电池相对于其他类型的电池虽然成本较高，但同样有着污染小、体积小、高容量、无记忆及各项性能指标等诸多方面的应用优势，电池组串联数量逐渐加大，其管理难度也大大增加，如何提高系统的集成度，从而更好地降低功耗、减小体积，或者开发出高性能、高集成的电池等，都需要相关领域进行进一步的探讨，以保证锂离子电池组智能监控系统的功能更加完善，促进其更好地在新能源汽车中得以广泛应用。

［1］许守平，侯朝勇，胡娟，汪奂伶. 大规模储能用锂离子电池管理系统［J］. 电力建设，2014，05：72-78.

［2］梁元聪. 汽车动力电池管理系统总体研究［J］. 中国集成电路，2014，06：75-80.

作者介绍

林可.男；1973年1月26日生；重庆市南岸区；硕士；工程师；研究方向是旋转机械振动测试；现从事工业安全监控系统开发。现任职 中煤科工集团重庆研究院 工业安全研究所系统室主任。

Intelligent monitoring system for new energy vehicle lithium ion battery

Lin Ke
（China Coal Technology Engineering Group Chongqing Research Institute ChongQing，400037）

With the development of new energy vehicles， lithium ion battery as a new environmental protection battery，is considered to be the main source of power and energy storage carrier，and frequent accidents such as battery spontaneous combustion fire caused great harm.Try this article on the basis of the characteristics of lithium ion batteries，lithium ion battery of new energy vehicles intelligent monitoring system for the related research and exploration.

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