车载锂离子电池系统及充电技术解析

2.3 热量管理
温度对电池各方面的性能都有影响。温度场的不均匀性将加剧电池组的不一致性，故对其进行管理非常必要。热管理的目的是通过加热或者散热措施将电池系统的温度维持在一定的范围内，并且尽量保持电池组内的温度一致性。

温度管理主要完成以下4项功能：(1)快速加热低电阻条件下的电池组；(2)保证电池温度场的均匀分布；(3)电池温度的准确测量和监控；(4)在电池组温度过高时，有效地疏散热量。常用的冷却方法有自然对流法、强迫空气对流法、液体流法、相变材料法和热管理法等，常用的加热方法有电池内部加热法、加热板法、加热套法和热泵法等。

3 锂离子电池充电机充电技术
3.1 现状及发展趋势
实际应用中，根据电池容量的限制选择不同的充电机充电模式是延长蓄电池使用寿命的必然选择。锂离子电池充电机充电方法较多，最简单的是恒定电压充电机充电法。锂离子电池组一般由大量的单体串联组成,由于每个单体制造工艺的差别，存在内阻、电压、容量和温度的不一致性，易造成充放电过程中的不均衡，即大容量单体浅放、小容量单体过放，这会对电池组造成严重损伤。解决不均衡充放电问题是锂离子电池组的研究重点。

电动汽车对电池充电机充电技术的要求包括：
(1)充电机充电过程快速化。动力电池比能量低导致一次性充电机充电续航里程短，这一直是限制电动汽车发展的重要因素。只要让蓄电池更快速更有效地充电机充电，就可以间接弥补电动汽车续航里程短这一大弱点。

(2)充电机充电设备通用化。为了追求相关学术前沿、优化自身产品争取尽可能多的市场份额，各种新型的蓄电池层出不穷，并共存于这个市场中。在不同种类、不同电压等级蓄电池并存的情况下，公共场所中的充电机充电设备需要拥有更广泛的适应性，一方面充电机充电机需要适用于尽可能多的蓄电池，另一方面对于不同的电压等级，充电机充电机都需要满足客户的要求。

(3)充电机充电策略智能化。为了尽可能实现蓄电池的无损充电机充电，监控其充放电状态，避免过放电，达到既节能又延缓老化的目的，需要更智能的充电机充电策略。即针对不同的蓄电池提供不同的充电机充电策略，以吻合该电池充电机充电曲线。

(4)电能变换高效化。电动汽车能量损耗与运行成本相关甚密，要想进一步推广电动汽车，必须尽可能地平衡其性价比，降低能耗。

(5)充电机充电系统集成化。随着系统小型化和多功能化的要求，以及电池可靠性和稳定性要求的提高，充电机充电系统将和电动汽车能源管理系统集成为一个整体，集成电流检测和反向放电保护等功能，无需外部组件即可实现体积更小、集成化更高的充电机充电解决方案，从而为电动汽车其余部件节约出布置空间，大大降低系统成本，并可优化充电机充电效果，延长电池寿命。

3.2 智能充电机充电技术
基于以上对锂离子电池组及其充电机充电现状的分析，针对锂离子电池组充电机充电过程中易产生的不均衡性和安全性问题，本文总结出一种基于电动汽车BMS的智能充电机充电模式，如图2所示。

在整个充电机充电过程中，BMS系统主要针对锂离子电池组进行电池电压、电流信号的监测和温度、连接状态等的检测；充电机充电机中的智能管理系统针对充电机充电设备的输出模式进行实时监控。BMS系统与充电机充电设备智能管理系统实现智能通讯，进行电池组与充电机充电设备状态的实时模式比对，为电池组选择最优的充电机充电模式。

在充电机充电初始过程中，BMS对锂离子电池组进行允许最大充电机充电量估计，即对整个电池组的单体进行SOC评估，测出电池组最大可充电机充电量。并结合预先设定的充电机充电量安全系数，计算出电池组最大允许充电机充电量。

充电机充电过程中，按照最大允许充电机充电量对锂离子电池组进行充电机充电。充分利用BMS的能量管理模块，对电池组单体进行充电机充电均衡控制，保证单体参数一致性。同时在充电机充电过程中，需要对SOC值进行周期性(检测周期根据电池荷电量的增加梯度制定)检测。

利用BMS系统的状态估计功能，结合安全管理，最大限度防止电池组的过充电机充电。在达到电池组最大充电机充电量之后，BMS和充电机充电设备智能管理系统均可以智能控制充电机充电控制器，结束充电机充电过程。同时，BMS断开与充电机充电机智能监测系统的通讯。

智能充电机充电方式不仅能够解决锂离子电池组充电机充电不均衡问题，也能最大限度地保证电池组充电机充电安全性，延长锂离子电池组使用寿命，保证其使用安全性。

4 锂离子电池检测技术
我国大力发展电动汽车产业，并且积极推动相关充电机充电设施建设。但是这些示范性设备在运行中发现很多问题，如电池的筛选匹配、设备的发热、连接装置的插拔接口接触不良等。在少量装置时出现的这些问题如果不能解决，在电动汽车大量应用后，将出现应接不暇的局面，势必对其发展产生不利影响。

随着电动汽车基础设施大量建设，急需相关配套检测方案。天津市电力公司开展《移动式电动汽车充电机充电关键设备检测技术研究》项目，其中针对电动汽车换电站最重要的是对电池组的检测。

电动汽车换电站中主要包括电池故障诊断，筛选维护和基于BMS监测的分箱充电机充电技术，将针对电池筛选装置和充电机充电机的性能进行重点检测。对锂离子电池特性的研究和掌握，有利于对换电站中筛选装置精确度进行判断，提高电池使用寿命。

通过对大量已投入运行的充电机充电关键设备进行调研，有利于掌握其运行特性和故障特性，提高检测效率，形成简便快捷的移动式检测方案。这将是一道强有力的核心技术保障，有助于电动汽车的全面发展。