纯电动汽车电池管理系统维护策略与性能评估

陈庆柠

摘 要：文章研究了纯电动汽车电池管理系统的维护策略和性能评估，介绍了电池管理系统是纯电动汽车的重要组成部分，随后详细阐述了电池管理系统的维护策略，包括定期诊断维护、正确充放电、避免过热过冷等方面。其后，文章探讨了电池管理系统的性能评估方法，包括实验室测试、充电速度与效率评估、循环寿命评估等。最后，总结了电池管理系统维护策略与性能评估对纯电动汽车的重要性和实际应用价值，为纯电动汽车产业可持续发展提供了强有力的支撑。

关键词：纯电动汽车 电池管理系统 维护策略 性能评估 充放电

随着科学技术的不断进步和人们环保意识的日益增强，纯电动汽车以其环保、节能、噪音小等优点，正引领着交通领域的绿色革命，逐渐被市场所看好。电池管理系统（Battery Management System，BMS）是纯电动汽车动力系统的核心，对纯电动汽车的安全性、性能表现与电池的使用寿命等多个方面具有显著的影响。因此，建立高效的电池管理系统维护策略和对其进行精确的性能评估，对提高纯电动汽车性能和延长电池寿命有着十分重要的作用，为纯电动汽车的维护和应用提供有力的支持和指导。

1 纯电动汽车电池管理系统维修的策略

1.1 定期诊断维护

纯电动汽车运行期间，定期对电池管理系统进行诊断是保证电池性能和安全性的基石。诊断流程既包括电池单体及管理模块综合检验，也包括电池管理系统总体运行情况的深入评估。借助专业诊断设备与技术手段可以准确把握电池容量、内阻、电压等重要参数，并在此基础上对电池性能及潜在风险作出判断。一是定期诊断可及时发现电池性能下降及潜在故障。随着电池服役时间的延长，电池的性能将逐步降低，容量降低和内阻升高的问题也将逐步暴露出来。通过定期的诊断，能够及时发现上述问题并采取适当的修复或者更换措施，避免由于电池性能降低造成车辆性能降低或者安全事故[1]。

二是定期诊断也可以增加电池系统运行的安全性与稳定性。电池管理系统的一个重要功能是确保电池在充电和放电过程中的安全性和稳定性。通过周期性的诊断检查，可以评估电池管理模块的运行状况，以确保其能够正常工作，并防止由于管理模块出现故障而引发的电池过度充电、放电或过热等安全隐患。最后定期诊断也可以优化电池维护策略、提高电池系统效率与寿命。对其性能参数进行分析与评估，可及时掌握其在各种运行条件下的状态，并进一步优化其维护策略，例如调整充放电策略、优化热管理策略等来提高电池性能和延长使用寿命。

1.2 正确的充放电

纯电动汽车运行期间，正确的充放电方式对保证电池的性能和寿命至关重要。充放电过程不但影响电池性能与寿命，而且还与电池管理系统安全性与稳定性密切相关。一是充电方式得当可以避免电池的过充、过放现象。过充与过放均会给电池带来不可逆转的后果，极大地影响其安全与寿命。所以在进行充电时，需要使用正确的充电方式以及充电电流来保证充电完成后，电池应该及时停充，从而避免过充造成对电池的损害。二是正确的放电方式可以避免电池大电流放电。大电流放电使电池内部温度上升，加快了电池老化进程，降低了其使用寿命。所以，当汽车运行时，需要尽量避免急加速和急刹车，从而降低电池大电流放电现象[2]。另外，正确的充放电方式，有助于提高电池系统能量利用率和安全性。合理充放电策略可使电池能量转换效率达到最优并提高汽车续航里程；同时通过对电池的准确管理，能够保证电池充放电时的安全，从而避免电池故障引发安全事故。

1.3 避免过热和过冷

过热、过冷对纯电动汽车电池的性能和寿命都有显著的影响。温度过高或过低，均可能造成电池性能降低、寿命缩短甚至安全事故。所以避免过热和过冷对保持电池的性能和寿命至关重要。

过热会使电池内部温度上升，加快电池老化速度。高温环境中电池内化学反应加剧，使其性能降低，寿命变短。所以，夏天高温季节要采取适当措施降低电池温度，比如用遮阳板，将车停在地下停车场、树荫下或任何有遮阳设施的地方。过冷使电池内部化学反应变慢而影响放电性能。低温环境中电池内电阻增加，使其放电性能变差。所以，当冬天严寒时，就需采取适当措施使电池温度升高，例如用加热器、将车停在暖和的地方。为了避免过热过冷使电池造成不必要的重大的损失，我们应该对电池进行合理的使用与储存，使用时，要尽量避免长时间高速行驶和经常急加速，减少电池负担，以免电池温度过高；储存时，要求电池储存于干燥、通风和温度合适的条件下，以免电池潮湿、发热或结冰。

2 纯电动汽车电池管理系统的性能评估方法

2.1 实验室测试

对纯电动汽车电池管理系统进行性能评估时，实验室测试为关键。这些试验对电池管理系统各功能给出了定量评估指标，以保证系统能达到预定性能要求后才能正常运行。实验室测试涉及的内容非常多，其中包括电池管理系统安全性能、能量管理效率和故障诊断能力。

安全性能测试，安全性能是保证系统在各种情况下能够稳定工作的基础。通过模拟多种极端状况，例如过度充电、过度放电或短路等，来评估测试系统是否能迅速做出反应并实施有效的保护措施，以防止电池受到损害[2]。

能量管理效率测试，目的是对系统充放电时能量转换效率进行评估，以保证电池能高效稳定供电。包括测试系统充电效率、放电效率和能量回收效率。

故障诊断能力测试，是保证系统能对故障进行及时准确识别和处理的重点。通过对多种故障情况进行仿真，检验该系统是否能快速定位故障源和采取适当修复措施。实验室测试结果对电池管理系统性能评估非常关键，将测试结果和预期指标进行比较，可以充分了解系统性能表现、找出潜在风险、优化设计方案等。同时通过实验室测试为之后的实际应用情况提供可靠数据支持，保证系统正常运行时可以达到各种性能要求[3]。

2.2 充电速度和效率的评估

对纯电动汽车电池管理系统性能进行评估时，充电速度和效率也是必不可少的一项重要工作。这两项指标与电动汽车充电便利性及使用效率直接相关，对提高用户体验及促进电动汽车推广有着重要意义。充电速度的评估重点是电池管理系统充电时的充电速率。通过对系统在各种充电情况下充电速度的测试，了解其充电性能的表现。在实践中，快速充电技术可以极大地缩短充电时间和提高充电的便利性，所以电池管理系统要求快速充电能力卓越，才能满足用户快速充电需求。电池管理系统在充电时的能量转化效率是充电效率评估的重要指标。充电效率越高，说明系统充电时损耗的能量就越少，这样就可以更加高效地使用电能[4]。

2.3 循环寿命评估

在对纯电动汽车电池管理系统进行性能评估时，循环寿命评估作为一种长期考虑因素。其重点在于电池管理系统长期运行时性能的稳定性与可靠性，这对保证电动汽车长期运行性能、降低成本等方面都有着非常重要的作用。循环寿命评估的重点是电池管理系统经过几次充放电循环之后的性能衰减情况。通过对实际运行工况下充放电循环过程进行仿真，检验不同循环次数之后系统性能表现。实际使用时，电池性能随充放电次数增加逐渐减弱。所以电池管理系统要求其循环寿命性能良好，才能保证电池长时间运行时性能表现稳定。循环寿命评估结果对电池管理系统设计与优化有重要的指导作用。通过对评估结果进行分析，可了解该系统长期运行后性能稳定性及可靠性表现情况，找出潜在风险，优化设计方案。同时，循环寿命评估为电动汽车制造商选择更加适用的电池管理系统以提高电动汽车整体性能及竞争力提供重要参考依据。

2.4 安全性能测试

对纯电动汽车电池管理系统进行性能评估时，安全性能测试毫无疑问是一道核心防线。电池管理系统是电池组的“大脑”，既需要对电池状态进行实时监控，又需要在出现异常时快速做出反应，以确保车辆及乘客安全。安全性能试验主要是在过充、过放、短路、过热和其他极端情况下进行试验。过充测试时，该系统模拟电池组被充电到额定容量以上，来测试BMS能否及时断开充电回路以免电池由于过充而损坏或者造成火灾。过放测试，主要是模拟电池组的过度放电现象，目的是验证BMS在电池电量不足的情况下是否能迅速断开放电回路，以避免电池过度放电导致的性能降低或损坏。短路测试，是模拟电池组中某部分出现短路的场景，目的是验证BMS系统是否能迅速地识别并显示出故障，从而避免由短路导致的严重影响。过热测试，则关注电池组在高温环境下的安全性，测试BMS在温度超过一定阈值时能否启动散热系统，以此确保电池组在安全温度范围内运行。以上安全性能测试，对于保证电池管理系统能够在极端条件下仍然稳定可靠运行具有重要意义。经过这些测试后，才能完全确保电池管理系统对电动汽车是安全的。

2.5 能量效率的评估

在对电池管理系统的性能进行评估时，能量效率的评估又是一个非常重要的环节。主要着眼于电池管理系统充放电时能量转换效率来评估节能减排能力。能量效率评估主要包括充电效率、放电效率和能量回收效率等方面。充电效率是指将电能转化为化学能存储在电池中的效率，它是通过比较充电时电池吸收的电能与放电时释放的电能之间的比率来计算的。充电效率主要取决于电池类型、充电速率和充电条件等因素。高效率地充电可以避免过度发热和减少能量损失，有助于延长电池寿命和提高能量利用率。放电效率是指在一定的放电条件下放电至终点电压所放出的实际电量与电池的额定容量之比。通常情况下，放电效率与温度成正比，温度越低，则放电效率越低；放电效率与放电倍率成反比，放电倍率越高，则放电效率越低。能量回收效率，即车辆制动或者减速时电池管理系统把车辆动能转化为电能存储回电池组。对电池管理系统进行能量效率评估可了解电池充放电时能量转换效率并由此评估电池管理系统节能减排潜力。能量转换效率高，既能减少电动汽车能量消耗，又能提高电池组续航里程，对电动汽车的推广与发展非常重要。

3 纯电动汽车电池管理系统维护策略与性能评估的结果分析

纯电动汽车电池管理系统维护策略与其性能评估的结果息息相关，共同为纯电动汽车安全有效、性能稳定和持久行驶保驾护航。电池管理系统（BMS）作为纯电动汽车的“心脏”，其性能的好坏直接关系到整车的性能表现和使用寿命。所以制定科学、合理的维护策略和定期评估BMS性能对确保电动汽车平稳运行具有重要意义。

制定维护策略时需考虑BMS自身特点及实际状况。这涉及对BMS进行周期性的检验，确保其各个组件能够正常运行；BMS软件、硬件得到及时升级、更新，充分利用新技术来提高BMS性能。同时，对于不同型号BMS及电池组也需制定个性化维护方案来满足具体使用要求。其中，性能评估是检验维护策略是否有效的一个重要途径。通过定期对BMS的性能进行评估，我们能够全方位地了解其在实际应用中的表现，准确识别出可能存在的问题和潜在风险，并能够及时实施相应的修复和改进措施。性能评估通常涵盖了多个方面，包括安全性能测试、能量效率评估、耐久性评估等，这些测试的结果将为我们提供关于BMS性能的全面信息。维护策略与性能评估共同使BMS性能不断优化和改进。从一方面看，通过制订科学且合理的维护方案，有助于延长BMS的使用寿命，并增强其稳定性与可靠性；另一方面，通过定期的性能评估，我们可以及时发现BMS存在的问题和隐患，并采取相应的措施进行修复和改进，从而进一步提高其性能。另外，将维护策略与性能评估相结合也有助于我们对BMS使用寿命及性能衰减进行更深入的预测。经过对BMS的持续性能监控和评估，我们有能力构建其性能下降的模型，并预估其在未来的表现和预期使用寿命，并给我们更精准的维护建议与更换计划以保证电动汽车能够在使用寿命内保持卓越的性能表现。假如一家电动汽车生产商为其电池管理系统设计了一套详尽的维护策略。这一策略包括：

3.1 定期检查：每行驶5000公里后，对BMS的接线、传感器和执行器等关键部件进行外观检查，确保其无破损、松动、老化或腐蚀现象。

3.2 季节性保养：炎热季节或寒冷季节到来之前，针对BMS采取一些具体的维护保养措施，比如调整电池组充电策略等，使其能够满足在不同温度下的电池性能要求。

3.3 软件更新：每推出一个新软件版本，将告知车主或者经销商，并及时更新BMS软件，修补可能出现的软件缺陷，改善整体系统性能。

3.4 热管理标定：对于BMS中热管理系统，每6个月标定一次，以确保电池组在各种温度条件下性能可以达到最优。

3.5 性能的评估：配合以上维护策略，电动汽车生产商也会定期评估BMS的性能。

（1）在进行安全性能测试时，通过模拟了电池在过充、过放和短路等极端情况下的行为，以验证BMS是否能迅速响应并断开相关电路，从而确保电池的安全性。

（2）评估能量效率，根据BMS充电效率、放电效率测量和标准测试工况下的能量转换能力来评估。

（3）评估耐久性，首先模拟了BMS在实际应用中的老化过程，并通过长时间、高负荷的充放电循环测试来评估其长期表现和使用寿命。

（4）评估结果的反馈与维护优化，根据性能评估结果，电动汽车生产商如果发现寒冷环境中BMS性能降低，他们就会对热管理系统的参数进行了调整，并对软件算法进行了更新，目的是优化BMS在低温环境下的性能。

4 结语

纯电动汽车电池管理系统维护策略及性能评估，对提高纯电动汽车性能、延长电池寿命至关重要。通过建立行之有效的维护策略，定期开展性能评估等措施，有效地保证电池管理系统正常运行和安全性，从而提高电动汽车的可靠性及延长使用寿命，这也为纯电动汽车产业可持续发展提供了强有力的支撑。虽然在研究中取得了一些成果，但是纯电动汽车电池管理系统的维护策略及性能评估仍然是一个需要不断探索和创新的过程。期待今后有更多的策略不断涌现，为纯电动汽车的维护和应用带来更大的突破。

参考文献：

[1]贾明正，李雪丽，赵志豪.纯电动汽车电池热管理技术研究[J].时代汽车，2022（08）：121-123.

[2]陈琦龙，孙建国，陈凯，等.纯电动汽车电池管理系统国内外研究现状和发展趋势[J].现代车用动力，2022（01）：1-6+35.

[3]邱心涛，徐小林，赵龙涛，等.新能源汽车动力电池性能检测技术研究[J].中国标准化，2024（03）：232-236.

[4]张永强，于勇，陈晓飞，等.锂离子电池储能系统火灾防控技术研究[J].机械工业标准化与质量，2023（12）：37-40.