摘要：隨著科學技術的快速發展，我國經濟建設發展非常迅速，我國各行業運用先進技術發展自身取得了非常不錯的成效。新能源汽車在近年來發展的速度不斷加快，電池管理系統設計作為整個電池系統的核心部分，其運行質量直接關乎到動力電池系統的運行安全，也關乎到整車運行安全。因此，需要加大電池管理系統設計的研發力度，走產品的集成化和標準化道路，采用采用分工合作商業模式并加強檢測與評價的標準，推進電池管理系統更好地發展并滿足需求。

關鍵詞：新能源汽車；動力電池；管理系統設計

引言

我國近年來整體經濟建設發展非常迅速，道路行業的快速發展推動我國汽車行業的不斷進步，改善我國人們的出行質量。新能源汽車具有運行高效穩定以及結構簡單等優勢。但是，此類汽車在電池設計方面需要消耗較高成本，續航里程短。為確保新能源電池使用壽命，控制汽車使用環節成本，要重視動力電池的管理系統設計開發工作。

1 、新能源汽車動力電池管理

一要加大關鍵技術攻關，鼓勵車用操作系統、動力電池等開發創新。支持新能源汽車與能源、交通、信息通信等產業深度融合，推動電動化與網聯化、智能化技術互融協同發展，推進標準對接和數據共享。二要加強充換電、加氫等基礎設施建設，加快形成快充為主的高速公路和城鄉公共充電網絡。對作為公共設施的充電樁建設給予財政支持。鼓勵開展換電模式應用。

2 、電池管理系系統設計使用的關鍵技術

1.檢測工作參數，在電池管理系統當中，其工作參數檢測主要包括工作電流、電壓和溫度等。在測量電池電壓、充放電電流及電池溫度等過程，需要采集單體電池的電壓測量數據，利用該數據對電池工作狀態加以判斷；在估算荷電狀態時，需要使用單體電池的電壓，同時其他功能也需依賴電壓數據展開計算。2.SOC算法，使用卡爾曼濾波方法作為SOC算法，可實現靜態學習，利用殘余電量的計算方法，對電池的SOC初始值進行計算。在此過程中需要借助大量實驗數據，才能獲取電池的準確使用信息，并且還應掌握電池兩端溫度信息以及電壓值，確保SOC初始值的計算相對準確。然后利用此值作為基礎輸入值，并在卡爾曼濾波方法的運用下，對電池的SOC值進行估算。但是，在此過程運用的計算公式并非線性方程，需要在實際計算環節將其線性化，利用估計值以及給出誤差協方差矩陣，對誤差范圍加以估算，最終獲取精準的SOC值。

3 、新能源汽車的動力電池管理系統設計

3.1 主控ECU

主控ECU包含估算SOC、采集及計算電流、電壓的程序，還有分析故障、給出報警以及數據通信程序等。主控單元將接收到參數（單體電池溫度、電壓等）以及所測量的自身SOC、電流、總電壓等數據結合起來分析，判斷出整個電池組所處的工作狀態，并對其運行的歷史數據進行記錄。

3.2 管理方式

電池組的管理主要有兩種形式：集中式和分布式。選擇分布式管理，主要利用“主從分布”的結構，完成電流、溫度和電壓等信息檢測，保證電池組形成均衡控制局面，利用該系統能夠估算電池的SOC值，并且確認電池存在“過充”或者“過放”等問題之后，還能啟動保護功能。控制板上能夠提供電池和整車通信網絡、CAN接口、上位機串口連接功能。在主控板的控制方面，能夠和采集板模塊功能緊密關聯，且相互獨立。由采集板對電池組內各單體電池各項參數進行檢測，并實現均衡控制。由主控板完成電池組工作電流的采集、數據分析、SOC估算等。利用CAN網絡，向整車控制器內傳輸電池狀態實時信息和處理結果。主控板當中還具備和上位機通信功能，利用串口獲取采集數據，向上位機傳送，經上位機處理之后，顯示結果，完成人機界面操作。

3.3 產品的集成化和標準化

電池管理系統主要用于鋰離子電池。由于電池的種類不同，電池系統有不同的性能，在電池管理系統的設計中也存在很大的差異。將電池管理系統產品集成化、標準化運行，不需要對電池系統的類型予以區分，在測試精度，實施熱管理，進行均衡管理以及電磁兼容性和電性能適應性等方面都實施集成化管理，保證電池管理系統的標準化運行。

3.4 電量檢測

電量檢測的算法設計需要基于電池模型，使用三階等效模型，利用其高階特點以及使用過程產生高斯白噪聲，并且電池處于模式切換狀態時，還會產生噪聲。切換繼電器環節，由于存在震蕩，可能導致檢測數據結果存在誤差，車輛運動環節發生震動問題，也可對電池產生隨機干擾。因此，將嵌入式以及電池檢測的濾波算法考慮其中，將卡爾曼濾波這一算法加以擴展，可實現在電池電量發生變化之時，將其中隨機噪聲濾除。

3.5 動力電池系統可靠性設計優化建議

1.選擇與動力電池系統相匹配的斷路器和熔斷器等保護器件，合理搭建動力電池系統拓撲結構。2.優化動力電池系統電氣走線，提高動力電池系統的安全防護等級，避免系統正負極母線因破損污染等原因造成系統短路。3.選擇更為安全可靠的動力電池，優化機車控制系統，避免動力電池濫用造成電芯內短路。4.配置一套由硬件組成的安全冗余保護電路，該保護電路通過電池系統電壓和溫度檢測裝置對檢測結果的判斷，直接對動力電池系統進行動作保護，避免電池管理系統（BMS）由于軟件保護邏輯故障造成系統保護完全失效。

3.6 加強檢測與評價的標準

電池管理系統在于復雜的車載環境中運行，要確保其處于各種氣候環境中都處于良好的運行狀態，就要對產品進行測試，確保電池管理系統具有良好的環境適應性。在電池管理系統的檢測和評價中要按照標準執行，對各種溫度環境、濕度環境以及振動環境的適應性進行檢測、評價。具體按照如下的標準進行。其一，電池管理系統處于高溫環境中運行，經過測試可以明確，其工作狀態從室內溫度提高到65 攝氏度，持續1 個小時之后，對電池管理系統數據是否準確進行分析。其二，電池管理系統處于低溫環境中運行，經過測試可以明確，其工作狀態從室內溫度降低到零下25 攝氏度，持續1 個小時之后，對電池管理系統數據是否準確進行分析。其三，對電池管理系統的耐高溫性能進行測試，可以明確，其工作狀態從室內溫度提高到85 攝氏度，持續4 個小時之后，對電池管理系統數據是否準確進行分析。其四，對電池管理系統的耐低溫性能進行測試，可以明確，其工作狀態從室內溫度降低到零下40 攝氏度，持續4 個小時之后恢復到正常的室溫，對電池管理系統數據是否準確進行分析。其五，對電池管理系統的耐溫度變化性能進行測試，讓系統在高溫狀態下維持2 個小時的時間，經過5 次的循環，恢復到正常的室內溫度，對電池管理系統數據是否準確進行分析。其六，對電池管理系統的耐鹽霧性能進行測試，在正常插接下進行持續6 個小時的鹽霧測試，當室內溫度恢復到正常狀態之后，對電池管理系統數據是否準確進行分析。其七，對電池管理系統的耐濕熱性能進行測試，持續48 個小時，當室內溫度恢復到正常狀態之后，對電池管理系統數據是否準確進行分析。

結語

總之，合理設計新能源汽車的電池管理系統，對于車輛的安全使用以及電池的高效利用影響較大。通過對電池使用原理深度分析，完善系統硬件和軟件設計，滿足汽車對動力電池的工作需求，提高電池利用效率，加速新能源汽車行業的發展。