電動汽車鋰電池管理系統(tǒng)設(shè)計新方案

　　電池管理系統(tǒng)的基本功能：1）監(jiān)測單體電芯的工作狀況，例如單體電池電壓、工作電流、環(huán)境溫度等。2）保護電池，避免電池工作在極端的條件下發(fā)生電池壽命縮短，損壞，甚至發(fā)生爆炸、起火等危害人身安全的事故。

　　一般而言，電池管理系統(tǒng)必須具備以下電路保護功能：過壓和欠壓保護、過流和短路保護、過高溫和過低溫保護、為電池提供多重保護以提高保護和管理系統(tǒng)的可靠性（硬件執(zhí)行的保護具有高可靠性、軟件執(zhí)行的保護具有更高的靈活性、管理系統(tǒng)關(guān)鍵元器件失效的保護為用戶提供第三重保護）。這些功能可以滿足大部分手機電池、電動工具和電動自行車應(yīng)用的需要。

　　電動汽車對電池管理系統(tǒng)提出更高挑戰(zhàn)

　　電動汽車電池集成系統(tǒng)是一個開放的動力系統(tǒng)，它通過汽車級CAN總線進行通信，和車輛管理系統(tǒng)、充電機、電機控制器協(xié)同工作，以滿足汽車以人為本的安全駕駛理念。因此汽車級電池管理系統(tǒng)必須做到：滿足TS1*9和汽車電子的要求、實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)采集和高可靠性、汽車級CAN總線通訊、高抗電磁干擾的能力（最高級別的EMI/EMC要求）、在線診斷功能。

　　其主要功能為：電池電壓和溫度等信息的高速采集；實現(xiàn)電池高效率均衡，充分發(fā)揮電池集成系統(tǒng)的容量從而提高電池集成系統(tǒng)的壽命，同時減小熱量的產(chǎn)生；電池的健康狀況和剩余電量的估算和顯示；高可靠的通訊協(xié)議（汽車級CAN通訊網(wǎng)絡(luò)）；動力總成技術(shù)要保證電池發(fā)生任何安全使用的前提下，充分發(fā)揮電池的潛力，保證電池的性能，提高電池的壽命；電池的溫度和散熱管理，是電池系統(tǒng)工作在溫度相對穩(wěn)定的環(huán)境條件；漏電檢測以及復(fù)雜的地線設(shè)計。

　　由于電動汽車中電池的分布環(huán)境非常復(fù)雜，處于高壓大功率的工作狀態(tài)，對EMI/EMC要求非常高，這就為電池管理系統(tǒng)的設(shè)計帶來了更大的挑戰(zhàn)。

　　電動汽車電池系統(tǒng)的層次化、模塊化設(shè)計

　　由于電動車電池系統(tǒng)是由成百上千個電芯單元集成，考慮到汽車的空間、重量的分配和安全的要求，這些電芯單元被劃分成標(biāo)準(zhǔn)的電池模塊，分布在汽車底盤不同的位置，由動力總成和中央處理單元統(tǒng)一管理；每個標(biāo)準(zhǔn)電池模塊也是有多個電芯通過并聯(lián)和串聯(lián)組成，由模塊的電控單元進行管理，通過CAN總線把電池模塊的信息匯報給中央處理器和動力總成單元，中央處理器和動力總成單元把這些信息經(jīng)過處理以后，把最終的有關(guān)集成系統(tǒng)的信息如剩余電量、健康狀況以及電池的能力相關(guān)信息等通過CAN總線匯報給車輛管理系統(tǒng)。電動汽車電池系統(tǒng)的層次化，模塊化的設(shè)計就要求電池管理系統(tǒng)設(shè)計的層次化、模塊化（圖2）。

圖2：層次化、模塊化的電動汽車電池管理系統(tǒng)設(shè)計。