電動汽車結構與原理項目二 動力電池系統(tǒng)

Project2項目二動力蓄電池系統(tǒng)目錄動力蓄電池概述1動力蓄電池組結構組成2蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）3動力蓄電池系統(tǒng)學習目標1.了解動力蓄電池的定義、分類及技術參數(shù)。2.掌握動力蓄電池結構與原理。在國家標準GB/T19596-2017《電動汽車術語》中動力蓄電池(tractionbattery)的定義為：為電動汽車動力系統(tǒng)提供能量的蓄電池。Power一、動力蓄電池的定義、分類及技術參數(shù)分類動力蓄電池化學電池物理電池生物電池123化學電池：是利用物質的化學反應產生電能的電池，如鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池等。1234按工作性質原電池蓄電池燃料電池儲備電池12345按電解質堿性電池有機電解質電池酸性電池中性電池固體電解質電池1234按正負極材料鎳鎘鎳氫電池鋰電池鋅錳電池鉛酸電池鉛酸電池是一種電極主要由鉛及其氧化物制成，電解液是硫酸溶液的蓄電池。鉛酸電池成本低且技術成熟，目前大約95％的四輪低速電動車都在使用鉛酸電池。鎳氫電池是20世紀90年代發(fā)展起來的一種新型蓄電池。它的正極活性物質主要由鎳制成，負極活性物質主要由儲氫合金制成，是一種堿性蓄電池。豐田普銳斯用鎳氫動力蓄電池組優(yōu)點缺點功率性能好電池的熱效應明顯低溫性能好電池比能量較低循環(huán)壽命高標稱電壓低無污染高溫充電性能差耐過充過放自放電大應用等比較成熟材料成本高管理系統(tǒng)相對簡單具有較高的回收價值鎳氫電池的特點鋰離子電池一般是使用鋰合金金屬氧化物為正極材料、石墨為負極材料、使用非水電解質的電池。鋰離子蓄電池具有工作電壓高、比能量高、循環(huán)使用壽命長等優(yōu)點，廣泛應用在電動汽車中。鋰離子動力蓄電池組優(yōu)點缺點高能量密度安全性問題工作電壓高低溫性能差，內阻大自放電低過放電能力差充電效率高過充電能力差儲存和循環(huán)壽命長管理系統(tǒng)復雜無記憶效應工作溫度范圍廣環(huán)境污染低鋰離子電池的特點鋰離子電池磷酸鐵鋰電池01三元鋰電池02鋰離子蓄電池的負極是儲鋰材料，電解質是鋰鹽的有機溶液或聚合物，正極材料主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、三元材料等。目前，車用鋰電池正極主要選用磷酸鐵鋰和三元兩種材料。磷酸鐵鋰電池是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池，具有循環(huán)壽命（100%DOD）達到800次以上、使用安全、可大電流快速放電、熱穩(wěn)定性好、金屬資源豐富、無記憶效應等特點。北汽新能源EV160用磷酸鐵鋰電池EV160磷酸鐵鋰電池BYDE5“鐵電池”曾經是比亞迪新能源汽車的一大標簽。磷酸鐵鋰電池曾靠著更長的充放壽命和更好的安全性成功占領了市場的主流。但是磷酸鐵鋰電池有一個致命的缺點：能量密度低。比亞迪表示，從2018年起乘用車都將使用三元電池。三元鋰電池正極使用鎳鈷錳酸鋰三元材料，具有能量密度大、單體電壓高、循環(huán)使用壽命（100%DOD）高、熱穩(wěn)定性好等特點。北汽新能源EV200用三元鋰電池燃料電池是一種將燃料與氧化劑的化學能通過電化學反應直接轉換成電能的發(fā)電裝置。理論熱效率100%電化學反應清潔比能量高噪聲低日本本土已經能見到已經上牌的Mirai氫燃料電池基本原理：把氫和氧分別供給陰極和陽極，氫通過陰極向外擴散和電解質（鉑）發(fā)生反應后，放出的電子通過外部負載到達陽極。燃料的化學能直接轉換為電能，不需要進行燃燒，能量轉換率可達60%～80%物理電池：是利用光、熱、物理吸附等物理能量發(fā)電的電池，如太陽能電池、超級電容器、飛輪電池等。保時捷911GT3及保時捷918Spyder混合動力跑車均在兩前輪處安裝有飛輪電池，用于制動能量回收再利用。當飛輪轉速上升時電池為儲能狀態(tài)，轉速下降時，電池為功能狀態(tài)。

超級電容功率密度極高，可達300W/kg-500W/kg，是普通電池的5-10倍，不過其內阻較大，不能用于交流電路。2010年上海世博會時，61輛超級電容公交投入運營。充電時間很短，僅需幾十秒，但續(xù)航里程也僅能維持3-5公里，因此距走入百姓家庭還有不小差距。生物電池：是利用生物化學反應發(fā)電的電池，如微生物電池、酶電池、生物太陽電池等。太陽能誘導的直接使用生物質發(fā)電的生物電池如圖所示。這種生物電池依賴于POM催化劑(小瓶中所示)，當與光發(fā)生反應，它改變了顏色。SONY公司在2011年年底于東京舉行的環(huán)保用品展上拿出了一種新的電池樣品，利用纖維素酶使紙中的纖維素轉換為葡萄糖，然后再使葡萄糖氧化發(fā)電。該電池所產生的動力可供一臺小風扇使用。由于技術條件的制約，生物燃料電池的研究和使用還處于不成熟階段,電池的輸出功率小、使用壽命短，遠沒有達到全面推廣的時期。電池技術參數(shù)電池電壓1電池容量2放電制度4電池荷電狀態(tài)3能量5功率6電池電壓理論電壓01開路電壓02標稱電壓03放電終止電壓04電池兩個電極之間的電位差，稱為電池的電壓。電池的容量是指電池在一定放電條件下所能放出的電量，常以符號C來表示，常用單位為安培·小時（A·h）電池容量理論容量01標稱容量02額定容量03實際容量04電池荷電狀態(tài)(StateofCharge,SOC)是蓄電池放電后剩余容量與電池額定容量的百分比。SOC=Qr/Qn電池額定容量電池剩余容量相對量，取值為0≤SOC≤100%放電制度是表示蓄電池放電狀態(tài)的參數(shù)。放電制度放電速度01放電溫度02終止電壓03電池的能量是指在一定放電制度下，電池所能輸出的電能，通常用瓦時（W·h）表示。電池的能量反映了電池做功能力的大小，也是電池放電過程中能量轉換的量度。對于電動汽車來說，電池的能量大小直接影響電動汽車的行駛距離。電池能量理論能量01實際能量02比能量03

各類動力蓄電池的體積比能量和質量比能量在一定放電制度下，單位時間內電池輸出的能量，稱為電池的功率，單位為W或KW。單位質量或單位體積電池輸出的功率，稱為比功率，單位為W/kg或W/L。比功率的大小表征電池所承受的工作電流的大小，是體現(xiàn)電池性能的一項重要指標。比能量高的動力蓄電池就像龜兔賽跑里的烏龜，耐力好，可以長時間工作，續(xù)航里程長。而比功率高的動力蓄電池就像兔子，速度快，可以提供很高的瞬間電流，以保證加速性能。E150EV動力蓄電池系統(tǒng)技術參數(shù)項目參數(shù)零部件號E00008217額定電壓320V電芯容量66Ah額定能量21.12kWh連接方式1P100S電池系統(tǒng)供應商PPST電芯供應商ATLBMS供應商億能總質量278kg總體積168L工作電壓范圍220～400V能量密度76Wh/kg體積比能量125Wh/L參數(shù)名稱鉛酸電池鎳氫電池鋰電池單體電池電壓(V)21.23.2-3.7比能量(W·h/kg)30-5060-9070-160循環(huán)壽命（100％DOD）≥300次≥400次≥600次放電率(%/月)520-356-8快速充電能力一般較好好耐過充能力一般強差記憶效應無無無環(huán)境污染嚴重微小微小使用溫度范圍(℃)-20—+50-20—+50-20—+55價格(元/(W·h))<12-72-7項目鈷酸鋰錳酸鋰三元鋰磷酸鐵鋰電壓（V）3.6-3.73.6-3.73.6-3.73.2-3.3比能量（W·h/kg）>150>100>140>70循環(huán)壽命（100%DOD）>600>600>600>800安全性低較高較高高熱穩(wěn)定性不穩(wěn)定較穩(wěn)定較穩(wěn)定穩(wěn)定過渡金屬資源貧乏較豐富較豐富豐富原料成本昂貴較低較低低各種動力蓄電池的循環(huán)壽命主要車型電池配置車型電池類型比亞迪E6磷酸鐵鋰電池江淮和悅北汽EV160榮威E50金龍海格公交車比亞迪K9公交車磷酸鐵鋰電池宇通公交車眾泰5008EV北汽EV200三元鋰電池特斯拉S

1.鋰離子2.鋰聚合物

堿性電池鎳鎘電池鎳氫電池燃料電池1.質子交換膜2.直接甲醇鋰電池鉛酸電池1.閥控式研發(fā)中……二、動力蓄電池的結構與原理1.鎳氫電池鎳氫電池正極負極隔膜電解液外殼接枝聚丙烯KOH為主的水溶液塑料、金屬負極柱安全閥正極柱絕緣墊正極板電池殼隔膜負極板方形鎳氫電池結構部件功能正、負極柱分別用于連接正、負極板，是電池與外電路的連接點。安全閥用于完成電池的密封，當電池內部壓力過大時安全閥開啟，釋放氣體，降低電池內部壓力,提高電池安全性。電池殼電池反應的容器，同時完成電池的密封。絕緣墊實現(xiàn)電池極柱與電池殼體之間的絕緣。正、負電極電池反應的主體，電池的能量儲存在正、負電極。隔膜隔離正、負電極，儲存電解液，提供離子通道，阻隔電池內部正負電極之間電子的通道。密封圈負極殼頂蓋安全閥隔膜正極負極圓柱形鎳氫電池結構在應用過程中，由于活性物質的結構變化，電極會發(fā)生膨脹，圓柱形電池的耐壓程度要遠高于方形電池，所以一般圓柱形電池的安全閥開啟壓力要比方形電池高得多。方形電池在應用中容易發(fā)生膨脹，組合應用時需要采取防膨脹措施。鎳氫電池的總反應是：理論電壓：U=φ(+)-φ(-)負極電位正極電位計算得：U=0.390-(-0.928)=1.318(V)充電正極充電負極正極上的Ni(OH)2轉變?yōu)镹iOOH。在負極，析出的氫原子吸附在儲氫合金表面，形成吸附態(tài)氫原子，然后再擴散到儲氫合金內部，形成金屬氫化物MH。充電原理過充電正極過充電負極過充電時，正極上會析出氧，然后擴散到負極上去極化反應，生成

離子。

充電原理放電放電鎳氫電池放電時，NiOOH得到電子轉變?yōu)镹i(OH)2，金屬氫化物內部的氫原子擴散到表面形成吸附態(tài)的氫原子，再發(fā)生電化學氧化反應生成水。放電原理過放電正極過放電負極過放電時，正極活性物質中的NiOOH已經消耗完了，這時正極上會發(fā)生水分子被還原成OH-和氫氣。負極上由于儲氫合金的催化作用，使OH-與氫氣反應又生成水。

放電原理反應原理：只有質子在正極、負極間轉移，水參與正負極的單電極反應，但在整個反應過程中，不存在水的消耗，所以可以實現(xiàn)免維護。鎳氫電池中的析氫、析氧反應是由與電極電勢有關的熱力學參數(shù)決定的，下圖是鎳氫電池中氣體析出和消除與電極電勢的關系。2.鋰電池鋰電池分類按正極材料按電解質電池形狀封裝外殼鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、三元鋰聚合物、液態(tài)電解質方形、圓柱形、軟包塑料、金屬斷電防爆結構蓋帽（正極端）正極極耳外殼（負極端）頂隔圈負極極耳正極底部隔圈負極隔膜紙密封圈正極端負極端密封圈鋁殼隔膜紙負極正極隔圈基本組成鋰電池負極正極電解液隔膜安全閥含鋰鹽的有機溶液微孔聚丙烯和微孔聚乙烯防爆半球面鋁膜正極基體材料為鋁箔負極基體材料為銅箔負極材料多為鋰離子嵌入碳化合物，有PC（石油焦）、MCMB(中間相碳微球)、CF（碳纖維）、石墨、LiXC6（鋰-碳層間化合物）、Li3TiO3（鈦酸鋰）等；為提高電池的輸出電流，采用薄電極設計，負極基體材料（負極集流體）為銅箔。負極基體材料過充和過放都會損壞負極材料，鼓包和負極晶格塌落，枝晶刺破隔膜導致短路。正極材料采用鋰化合物LiXCoO2（鈷酸鋰）、LiXMnO2（錳酸鋰）、LiFePO4（磷酸鐵鋰）、Li(NiCoMn)O2（鎳鈷錳酸鋰）三元材料等；通常正極基體材料（正極集流體）為鋁箔。正極基體材料電解質是含鋰鹽的有機溶液，為離子運動提供運輸介質，一般用LiPF6（六氟磷酸鋰）、LiAsF6（六氟合砷酸鋰）等的混合溶液，形態(tài)有液體、膠體和固體。鋰電池電解液隔膜通常使用微孔聚丙烯和微孔聚乙烯或者二者的復合膜，孔徑一般在0.03~0.12um。允許鋰離子Li+往返通過，阻止電子e-通過，在正負極之間起絕緣作用，隔膜被稱為電池第三極。微觀隔膜宏觀隔膜隔膜：熱失控防護；影響電池內阻、容量、循環(huán)性能，充放電電流密度。隔膜主要性能要求厚度均勻性：縱向、橫向力學性能：抗穿刺強度、拉伸強度透過性能

：透氣度、孔隙度理化性能：潤濕性和潤濕速度、化學穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、安全保護性能溫度性能：閉孔溫度、破膜溫度圓柱形鋰離子電池安全閥主要由上蓋帽、PTC過流保護片、防爆半球面鋁膜、下底板等組成。下底板一端與電池正極極耳焊接連接，是正極片與外部連接的過渡，另一端與防爆半球面鋁膜點焊連接。上蓋帽PTC過流保護片防爆半球面鋁膜密封圈下底板安全閥結構圖無論何種類型的鋰離子電池，其基本工作原理是一樣的，鋰離子電池實際上是一種“濃差電池”

。鋰離子電池工作原理圖(a)充電過程(b)放電過程負極正極隔膜負極正極隔膜鋰離子電解液鋰離子電解液充電器負載電流電流充電時，Li+從正極脫嵌經過電解質嵌入到負極，負極處于富鋰態(tài)，正極處于貧鋰態(tài)，同時電子的補償電荷從外電路供給到碳負極，保持負極的電平衡。正極負極總反應放電時，Li+從負極脫嵌，經過電解質嵌入到正極，正極處于富鋰態(tài)，負極處于貧鋰態(tài)。負極正極總反應在正常充放電情況下，鋰離子在層狀結構的碳材料和層狀結構氧化物的層間嵌入和脫出，一般只引起層間距變化，像搖椅一樣，又叫“搖椅”電池。典型的鋰離子電池充放電示意圖搖椅電池在循環(huán)過程中，正極材料是提供鋰離子的源泉。LiCoO2/C電池充電時鋰離子從LiCoO2脫出，嵌入石墨層間的反應過程，放電時與之相反。電池反應過程中無電解液的消耗，也無氣體等產生，僅為鋰在正負極之間移動，所以電池可以做成完全密封電池。另外，在正常條件下，電池充放電過程中無副反應發(fā)生，所以鋰離子電池的充電效率可以達到很高，甚至100%。目錄動力蓄電池概述1動力蓄電池組結構組成2蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）3學習目標1.了解電芯的型號規(guī)格。2.掌握電池組的組合方式。3.熟悉電池的并聯(lián)數(shù)量與串聯(lián)數(shù)量的選用流程。4.熟悉動力蓄電池組常用系統(tǒng)技術。在電池成組時，一般把未組裝的電池叫做電芯或電池單體，而把連接上PCM板、有充放控制等功能的成品電池叫做電池。電芯的電壓在5V之內，容量一般在2~200Ah范圍內。成組單節(jié)18650電池特斯拉約7000節(jié)電池一、動力蓄電池成組（PACK）概述根據IEC61960-2011(鋰離子電池電性能標準)規(guī)定，電池單體應按照A1A2A3N1N2N3命名。對于方形電芯，如ICP383450型號，就是指實體部分厚3.8mm、寬34mm、高度（長度）50mm的方形鋰離子電芯。3.8mm34mm50mmICP383450型號對于圓柱形電芯，如ICR18650型號，就是指直徑18mm、高度65mm的通用18650圓柱形鋰離子電芯。目前我國主流動力鋰電池主要以18650圓柱為主。65mmφ18mm

ICR18650型號2017年1月，特斯拉宣布與松下聯(lián)合研發(fā)的新型21700電池開始量產，這是目前可量產電池中能量密度最高且成本最低的電池。由于單體電池的電壓和容量較低，不能滿足電動汽車高電壓、大電流放電的實際需要。單節(jié)18650鋰離子電池一般情況下，將單體電池通過串聯(lián)或并聯(lián)構成一個電池模塊，再將多個電池模塊通過串聯(lián)或并聯(lián)的方式組合成動力蓄電池組使用，滿足電動汽車對電壓和電流的需要。n個電池通過串聯(lián)構成電池模塊（簡稱nS）時，電池模塊的電壓為單體電池電壓的n倍，而電池模塊的容量為單體電池的容量。電池串聯(lián)示意圖電池并聯(lián)方式通常用于滿足大電流的工作需要。m個單體電池通過并聯(lián)構成電池模塊（簡稱mP）時，電池模塊的容量為單體電池容量的m倍，電池模塊的標稱電壓為單體電池的標稱電壓。電池并聯(lián)示意圖串并結合能夠滿足電池模塊既提供高電壓又要有大電流放電的工作條件?！跋却蟛ⅰ边€是“先并后串”取決于電池的實際需求，通常情況下電池并聯(lián)的工作可靠性高于串聯(lián)。電池串并結合示意圖在實際應用中，需要把單體電池進行串并聯(lián)，以滿足車輛的實際需求。動力蓄電池從單體到并聯(lián)串聯(lián)成組、成包的過程稱為PACK。特斯拉電池組內部的16個電池包（85kWh）每個車型具有不同的技術要求，因此需要根據具體車型適配不同容量的電池組，進而確定串并聯(lián)形式和電芯規(guī)格等。特斯拉北汽新能源EV200成組技術從分析整車質量、動力性能、充放電要求、續(xù)航里程等技術指標開始，選擇電芯、設計并聯(lián)電芯數(shù)量、串聯(lián)電池數(shù)量，設計電池模組包裝方式、模組在電池箱內布置方式、模組與電池箱體固定方式，電池電芯以及模組電極間的電連接方式；高壓主回路控制方式、絕緣監(jiān)測方式、主電路各個繼電器主觸點開閉狀態(tài)監(jiān)測方式，母線電流監(jiān)測方式，每個電芯電壓和溫度巡檢方式等，以及由此帶來的蓄電池管理系統(tǒng)的硬件布置等一系列任務。設計要求：最高車速及持續(xù)時間；加速時間；整車質量kg、滿載質量；最大爬坡度；迎風面積、┄┄風阻、輪胎變形阻力、坡道阻力、加速時驅動力計算出電機驅動力、額定功率、最大功率動力蓄電池最大功率以及容量。（瞬時功率、Ah、V）選擇電芯材料、規(guī)格，并聯(lián)電芯數(shù)和串聯(lián)電池組數(shù)整備質量(kg)1295最大爬坡度(％)≥25最高車速(km/h)1250-50km/h加速時間(s)4.70-80km/h加速時間(s)9.7EV200整車技術參數(shù)表根據車輛的整車技術參數(shù)，計算出所需電機的額定功率、額定扭矩等。EV200電機技術參數(shù)表驅動電機功率（額定/峰值）（kW）30/53扭矩（額定/峰值）（N?m）102/180北汽新能源汽車EV200選用韓國SK品牌的三元鋰電池，通過3個軟包單體電芯并聯(lián)構成一個電池模塊，然后通過91個電池模塊串聯(lián)構成整車動力蓄電池組（簡稱為3P91S）。電池系統(tǒng)選擇參數(shù)表電池系統(tǒng)電池品牌SK電池材料三元鋰電池電芯容量NCM/Gr.30.5Ah電池容量(3p)91.5Ah電芯工作電壓范圍3.0—4.15V電芯的額定電壓3.65V電池包額定電壓332（3.65x91)電壓范圍270—377總電量(kWh)30.4電池系統(tǒng)循環(huán)壽命(90%DOD)≥3000工況續(xù)航里程（NEDC）200等速續(xù)航里程（60km/h）245百公里耗電量(kWh/100km)：15

蓄電池管理系統(tǒng)動力蓄電池模組動力蓄電池箱正負母線接觸器和預充接觸器盒維修開關EV200動力蓄電池包動力蓄電池成組（PACK）是將各單體電池進行串并聯(lián)與保護控制板、充放電端口及外殼等組裝在一起。成組要求安全性密封性散熱性減震性結構布局充放電、電子元器件CR泡棉大電流布局、結構優(yōu)化抗潮濕、雨淋阻燃材料電芯制造工藝流程成組一般工藝流程動力蓄電池箱體底板采用鋼板沖壓或鑄鋁制成，上蓋采用玻璃鋼成型。電池箱底板和上蓋結合處通常有密封膠條，并且打上密封膠，保證防塵防水（IP67）。箱體線束接插件插座在箱體上結合處也有橡膠墊密封。接插件插針、插孔也有密封膠灌注。我們在維修時要注意保護密封件，擰緊螺栓時注意擰緊順序和扭矩，保證密封可靠。PACK安全性可靠性成本壽命能量密度熱管理機械設計電化學材料生產工藝工裝設備仿真設備檢測評價一致性控制蓄電池管理系統(tǒng)二、動力蓄電池組系統(tǒng)技術電池成組系統(tǒng)利用機械結構將眾多單體電池通過串并聯(lián)的連接起來，并考慮系統(tǒng)機械強度、熱管理、蓄電池管理系統(tǒng)匹配等問題。電池成組作為動力蓄電池系統(tǒng)生產、設計和應用的關鍵步驟，是連接上游電池生產與下游整車運用的核心環(huán)節(jié)，需要大量成熟技術的相互交叉與協(xié)作，其主要運用的動力蓄電池組系統(tǒng)技術包括電池分選技術、電池組均衡控制策略等。確保電池組內各單體電池的一致性，是電池在動力蓄電池系統(tǒng)上可靠應用和保證電池特性充分發(fā)揮的關鍵所在。電池不一致性擴散示意圖提高電池的生產制造工藝和技術水平是提升電池本身及成組應用性能的根本。在已有的技術水平下，通過配組時電池的分選降低電池的初始不一致性、通過使用過程中的檢測和控制減緩不一致性的擴散是改善電池成組應用特性、提高動力蓄電池使用效率和電動汽車行駛特性的有效手段。1基于性能參數(shù)的分選技術2基于動態(tài)特性的分選技術3數(shù)值方法（1）基于性能參數(shù)的分選技術

電池成組應用時，通過電池分選可以提高成組電池的初始一致性。目前，生產廠家主要依據容量、內阻、電壓和自放電率等參數(shù)進行電池分選配組，相應的有靜態(tài)容量配組法、內阻配組法、電壓配組法和自放電率配組法。以鋰離子電池為例，一般分選條件為：0.2C放電率下容量差不大于3％，內阻差、平均放電電壓差、自放電率差不大于5%。由于考慮因素單一，這類方法準確度較差。（2）基于動態(tài)特性的分選技術電池的充放電曲線直接表達了電池端電壓、電流隨時間的變化，還能反映充放電過程中電池內阻、表面溫升等指標對時間的變化，集中體現(xiàn)了電池容量、內阻、表面溫升、充放電電壓平臺、極化程度、壽命等參數(shù)?；趩误w電池的充放電特性曲線對電池進行分選，可以綜合考慮各種因素，大大提高成組電池的初始一致性。目前，主要采用的有閾值法、輪廓法、面積法、數(shù)字濾波法和斜率法等。（3）數(shù)值方法基于模糊決策和數(shù)據融合理論的分選算法在鎳氫電池的分選中應用，取得了良好的效果。電池參數(shù)融合分類法、聚類方法也應用到鋰離子電池的分選中。聚類是將一個數(shù)據集劃分為若干個子集的過程，同一子集的數(shù)據對象具有較高的相似度，不同子集中的對象不相似，基于數(shù)據對象的屬性取值確定相似度。動力蓄電池組系統(tǒng)技術均衡控制電池組的主要方法：1并行平衡充電2并聯(lián)開關法3能量轉移法4電阻并聯(lián)均衡方案（1）并行平衡充電

這種方法電池組中每個單體電池都有獨立的充電線路，實現(xiàn)各個單體電池的獨立充電而互不干擾，但這種方法接線復雜且成本較高。（2）并聯(lián)開關法

這種方法是在充電回路中，每個電池單體都并聯(lián)一個受控開關，當每節(jié)電池電壓高于其它電池時，對應的開關閉合使該節(jié)電池暫停充電，當其它電池電壓與它相同時才斷開開關，恢復正常充電。此種方法控制電路復雜且可靠性不高。（3）能量轉移法

這種方法主要通過利用電感或電容儲能元件，將各單體電池上的電量進行轉移。這種均衡方案中，均衡模塊通過繼電器或開關管組成的開關網絡與電池組并聯(lián)。不同的是采用電感的能量轉移方案通過總充電電流的分流而實現(xiàn)，采用電容的能量轉移方案通過開關切換將相鄰兩節(jié)電池中能量較高的一節(jié)向能量較低的轉移。能量轉移均衡法不額外消耗能量，是一種無損均衡方案。但這種均衡方案電路中采用的開關管一般都是大功率器件，存在驅動問題，同時控制電路也較為復雜。（4）電阻并聯(lián)均衡方案這種均衡方案是一種能耗型均衡方案。具體實施方法是在每個電池單體都并聯(lián)一個電阻，通過電池組內單體電池的自消耗放電來達到電池組電壓的一致性。這種方法受于均衡電阻發(fā)熱的限制，一般均衡電流較小，充電電流較大時難以達到預期的均衡效果。目錄動力蓄電池概述1動力蓄電池組結構組成2蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）3學習目標1.掌握蓄電池管理系統(tǒng)的定義和基本功能。2.掌握動力蓄電池荷電狀態(tài)估算。3.掌握蓄電池管理系統(tǒng)的結構形式和結構組成。4.了解蓄電池管理系統(tǒng)的工作模式。5.了解蓄電池管理系統(tǒng)的熱管理。在國家標準GB/T19596-2017《電動汽車術語》中蓄電池管理系統(tǒng)(BatteryManagementSystem,BMS)的定義為：可以控制蓄電池輸入和輸出功率，監(jiān)視蓄電池的狀態(tài)（溫度、電壓、荷電狀態(tài)），為蓄電池提供通訊接口的系統(tǒng)。一、蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）定義蓄電池管理系統(tǒng)作為電池和整車控制器VCU以及駕駛者溝通的橋梁，通過控制接觸器控制動力蓄電池組的充放電，并向整車控制器上報動力蓄電池系統(tǒng)的基本參數(shù)及故障信息。蓄電池管理系統(tǒng)不僅要保證電池安全可靠的使用，而且要充分發(fā)揮電池的能力和延長電池的使用壽命，是電池保護和管理的核心部件。電池荷電狀態(tài)(StateofCharge,SOC)是蓄電池放電后剩余容量與電池額定容量的百分比。SOC=Qr/Qn電池額定容量電池剩余容量相對量，取值為0≤SOC≤100%SOC估算對于蓄電池管理系統(tǒng)來說非常重要，它不僅是反映過充或過放的主要依據，還一定程度上把握著電池的健康信息。動力蓄電池內部的高度非線性以及電池組內部的不一致性決定了SOC估算的巨大難度。對于蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）的研究現(xiàn)狀而言，準確地估算電池的SOC數(shù)值是當前蓄電池管理系統(tǒng)的關鍵性技術之一；對于電動汽車而言，準確的SOC估算可以有效提高使用效率，優(yōu)化駕駛，避免電池濫用從而延長電池的使用壽命。估算方法描述優(yōu)點缺點開路電壓法通過電池的開路電壓和電池放電深度之間的相對單調、固定的對應關系估算SOC。通過實時采樣電池放電時的端電壓，查表求SOC，方法簡單易行，可以直接比較準確的得到SOC。需要大量的電池充放電試驗來存儲足夠多的典型數(shù)據；電池需要長時間靜置，不能用于動態(tài)估算電池的SOC。安時計量法通過對電池充電或放電時的準確的電流時間累計來估算電池的SOC。在有足夠的估算起始點可供查表使用時是一種簡單、準確可靠、試用范圍廣的方法。需要較多的電池先驗知識，電池積分因測量精度會導致累計誤差；對干擾比較敏感，受溫度、電池放電倍率影響較大。電阻檢測通過計算電池的內阻來推算電池的SOC。理論簡單，易操作，只考慮電池放電電流和內阻兩個基本因數(shù)；在電池放電后期具有較高的精度和較好的適應性。SOC與電阻參數(shù)之間的關系復雜，對電池模型要求精確，用傳統(tǒng)的數(shù)學方法很難建模：且只適應低SOC狀態(tài)。估算方法描述優(yōu)點缺點放電實驗法通過對電池恒流連續(xù)放電，放電電流和放電時間的乘積即為剩余電量。方法簡單可靠，估算精度高。需要時間較長；測量時電池需處于脫機狀態(tài)，無法在線實時測量。卡爾曼濾波法將電池看作動力系統(tǒng)，將SOC作為系統(tǒng)的一個內部狀態(tài)做出最小方差意義上的最優(yōu)估計。可以得到SOC的估計值，并給出SOC的估算誤差，在估算過程中能保持很好的精度，對噪聲具有很強的抑制作用。需要建立準確的電池模型，計算量較大，內部參數(shù)確定困難。神經網絡法通過模擬電池的動態(tài)特性來估算電池的SOC?？焖佟⒎奖?，具有較高的精度，可以根據現(xiàn)場的工況來確定電池的SOC，使用范圍廣。精確的數(shù)學模型難以建立，需要大量的參考數(shù)據來進行訓練，學習速度慢，訓練時間長；估計誤差受訓練數(shù)據和訓練方法的影響較大；算法復雜，對硬件要求較高。結構形式集中式分散式集中—分散式二、蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）結構集中式蓄電池管理系統(tǒng)分散式蓄電池管理系統(tǒng)通過對每個單體電池進行采樣、監(jiān)控和計算；1將計算或判斷的結果發(fā)送到BMS中心處理器或直接通過總線傳輸?shù)秸嚳刂葡到y(tǒng)。2集中——分散式蓄電池管理系統(tǒng)蓄電池管理系統(tǒng)從結構性質上可分為硬件和軟件。蓄電池管理系統(tǒng)的硬件包括主控盒（BCU）、從控盒(BMU)和高壓盒等，還包括采集電壓、電流、溫度等數(shù)據的電子器件。北汽新能源EV160蓄電池管理系統(tǒng)實物圖北汽新能源EV160主控盒北汽新能源EV160從控盒北汽新能源EV160高壓盒北汽新能源EV160傳感器北汽新能源EV160動力蓄電池控制框圖底層軟件：架構符合AUTOSAR標準，模塊化開發(fā)容易實現(xiàn)擴展和移植，提高了開發(fā)效率。應用層軟件是蓄電池管理系統(tǒng)的控制核心，包括電池保護、電氣傷害保護、故障診斷管理、熱管理、繼電器控制、從控控制、均衡控制、SOC