电动汽车能量管理系统的开发与应用

李成瑶

（广东福迪汽车有限公司，广东 佛山 528225）

汽车产业的发展使环境污染及能源短缺的问题越来越严重。从目前来看，很多发达国家已经开展电动汽车技术的研究。由此根据环境保护、国情以及世界汽车发展趋势，对环境与能源问题的重视等因素，推动汽车产业向低能耗高环保方向发展刻不容缓。电动汽车的发展成为业界的主要发展方向，而要推动电动汽车产业发展，电动汽车能量管理系统是其及其重要的组成部分。对于电动汽车能量管理系统来说，电池是电动汽车的核心，它的性能好坏直接影响着电动汽车的行驶。目前电池有大体两个方向的问题，一是电池的价值，二是电池的性能，而通过电动汽车能量管理系统，则可以让电池性能得以改善，减少故障的产生，所以电动汽车能量管理系统在电动汽车设计中必须给予高度重视。

1 电动汽车能量管理系统的开发及现状

1.1 能量管理系统概述

电动汽车能量管理系统之所以在电动汽车中存在，是因为要控制一些电子部件及机械之间的关系，包括电力储存装置、发电设备和电动马达，以及电力电子转换器、通知系统和帮助存储设备中流动，让这些设备发挥出最高的效率。能量管理系统是一个电控系统（图1），由三部分组成——微处理器、传感以及执行器。

利用车内的传感器，电动汽车能量管理系统便得到了有用的信息，并实时传递给驾驶者。例如当车辆在行驶时，系统须及时向驾驶者提供电池状态情况以及车速、剩余续航里程等信息，让驾驶者对目前的驾驶方式进行有效调整。而这些信息在传递给驾驶者的同时也会传送给电脑，以此来保障车辆运行处于正常及优化状态。比如说通过参考变频器等器械信息，避免蓄电池过度深放，平衡机械温度，以达到控制充电、实时掌控汽车健康状况等效果。

图1 电动汽车能量管理系统

1.2 电池能量管理系统功能

电池能量管理系统是电动汽车能量管理系统的保护者，也是电动汽车电池的关键，只有对电池组进行有效的管理才能让电动汽车的安全得到保障，电池组性能得到有效发挥，电池得到有效的使用，从而提高整个电动汽车能量管理系统的安全与稳定性，典型的电池能量管理系统应具备如下功能。

（1）电池工作管理。在电池能量管理系统中，要利用在电池箱内的传感系统传达的信息对电池进行管理，也可以说是对电池工作中发生的情况作出监测与控制，根据不同的时刻来监测每块电池端电压、电流、内阻等数据。另外因为温度是一个参数变数，容易对其他数据造成影响，所以一般控制指令信号都采用电池温度来制定，通过分析设定好的温度数据与测定值的差异来对电池进行冷却。

（2）能量检测。在电动汽车的行驶过程中，电池能量管理系统可以计算出汽车行驶所产生的能耗量，从而预估电池组剩余电量，计算出汽车还能行驶的路程数据。另外此数据也可以让驾驶人员提前知道车辆还能继续行驶的时间，为剩下的行驶路程做出规划，以免出现抛锚现象。

（3）正常充电。电池能量管理系统之所以存在，是为了给汽车检测添加助力。电池能量管理系统可以分析出每块电池的运行状态，并且可以让其进行有效充电。实时将电池组和电池的状态通知给充电机，以达到让充电机知道采用什么样的模式进行充电，对电池性能进行分析，了解其需要多少电量等信息。只有对性能好的电池不过充，对性能差的电池足充，掌握其度才能保证电动汽车的整体供给。

（4）其它功能。除了以上功能外，典型的电池能量管理系统还可以让电动汽车上电池组的性能得到提高；完成功能转化以达到保证低压系统正常工作的效果；解决性能一致性的保护功能。

1.3 能量管理系统现状

从电动汽车能量管理系统的研究现状来看，国外已经在此方面得到了大量的理论，做了很多的实践工作，并主要研究荷电状态和健康状况等方面问题。我国电动汽车能量管理系也收获了一定成果，比如荷电状态与健康状况的估计研究。

（1）电池组诊断

我国已经发现了一种有效算法——静态SOR评估算法，这种算法是以模糊数学诊断原理为基准，建立电池组诊断模型，综合规则以及各种数据以达到运行性能评估的目的。

（2）电池组均衡管理策略

从1999年开始，北交大就对电池能量管理系统做了大量的研究，找到氢镍等不同结构以方便生产各式各样的车型。能够做到电池电压、充放电电流检测，电池均衡管理等功能。而力高新能源研发的智能均衡系统，通过均衡电池电流可以让安培级均衡管理系统更加完善。

2 电动汽车能量管理系统的应用及发展

能量管理系统是整个车最关键的地方，从近几年的研究来看，已经取得了一定的成果，虽然可能其技术仍有缺陷，但是能量管理系统对电动汽车的发展起着决定性的作用。能量管理系统在应用及发展上有以下问题。

2.1 电池能量管理系统昂贵

电池能量管理系统是电动汽车的主要核心，但是由于电池能量管理系统成本价格较贵，电路的构成较复杂，电池充放电的变化规律也难以论证。在电动汽车的使用上，由于放电随机性，导致电池电压与电池的容量难以测定，且建立模型较难，对于怎么才能降低电池能量管理系统的成本以及准确估测电动汽车模块状态，仍是能量管理系统应用以及后期研究发开的难点，需要着重研究。

2.2 安全预警

对于电动汽车的运行来说，没有比安全性能更重要的研究课题了。而在能量管理系统应用中电池模块安全预警技术也是需要着重探索的方向，因为这关系着汽车的正常运转以及使用者的口碑问题。安全预警除了对于汽车中电池组技术和系统异常报警外，还能对某些特殊情况进行及时处理，比如说电池模块的压力过大，流量过大，或者说是欠压等。

2.3 能量管理系统复杂

在能量管理系统中，因为其规模越来越大，导致外部运行需要的条件也越发复杂。能量管理系统运行中经常会出现某些不同寻常的现象，比如说功能失效、在很短的时间里出现各种数据跳动改变等现象。这些问题以目前传统技术还很难理解，所以只能继续发展研究能量管理系统，才能让电动汽车有更好的性能。

2.4 能量管理系统应用技术

从目前来看，不论是国外比较优良的能量管理系统，还是国内成型的能量管理系统，这些技术性能都比较单一化且具有良好效果，但是电动汽车动力传动结构的配置多种多样，所以强行使用此技术会加大任务的难度，因此开发新装置和通用效果较好的能量管理系统，对于电动汽车发展会有较好影响。

3 结语

电动汽车的应用解决了能源与环境问题，所以发展此产业是发展方向，开发以及应用能量管理系统是推广电动汽车的关键性一步，由于能量管理系统的技术很容易延伸到其余产品，很多企业对此进行了研究，为电动汽车发展提供了有效助力，所以开发研究能量管理系统会让电动汽车发展有更广阔的前景。

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