电动汽车锂电池管理系统的研究与实现

BC的中期目标，与传统的铅酸和镍氢蓄电池相比较，锂离子蓄电池的功率强度有比较大的优势，见图1.2：

锂离子动力电池代表了电池发展的方向。在电动车用电源中，将是最具潜力的动力电池。我国对锂离子电池的应用开发也十分重视。早在80年代初期，就开始了锂离子蓄电池的开发研制工作，在国内各个单位的努力下，取得了丰硕的成果。目前，雷天绿色电动源（深圳）有限公司已经首家实现产业化生产，其生产的10多种型号的大功率铬氟锂动力电池性能优良、价格合理，已经投放市场。

2002年，世界上首辆采用雷天锂动力电池的电动公交车在北京阜成门外大街投入试运营，标志着我国电动车时代的到来。本论文所涉及的国家“863”课题就是使用雷天公司提供的100AH，384V锂电池组。

1.4电动车用锂离子电池的充放电问题
蓄电池的充电过程是一个复杂的电化学变化过程，其复杂性表现为：

（1）多变量影响充电的因素很多，诸如极板、电介质的浓度、极板活性物的状态、充电环境温度等等，都对蓄电池所能承受的最大充电电流有直接的影响。

（2）非线性一般而言，充电电流在充电过程中随充电时间呈指数规律下降，不可能只用简单恒流或恒压控制充电全过程。

（3）复杂的电化学性即使是同一类型同一容量的电池，随着各自使用时放电的历史状态不一样，剩余电量的不一样，充电接受能力也有很大的不同。

作为给电动车提供动力的电池组，由于使用环境的复杂性，其充放电过程也更为复杂，尤其是过充电和过放电会对电池的结构造成不可恢复的破坏，极大的影响其健康程度和性能。锂电池技术与传统的电池技术相比有很大的性能优势，但对监测系统也有更高的要求。如果控制不当的话，不仅对电池的结构会造成破坏，还会发生危险。

负极过充电时，会产生金属锂沉淀：Li+ +e->Li（s），这种情况容易发生在正极活性物质相对于负极活性物质过量的情况下，但是，在高充电率的情况下，即使正负极活性物质的比例正常，也可能发生金属锂的沉积，金属锂的形成会从以下几个方面造成电池容量的下降：

（1）可循环锂量减少；

（2）沉积的金属锂与溶剂或支持电解质反应形成Li2CO3，LiF或其他产生物；

（3）金属锂往往在负极与隔膜间形成，可能阻塞隔膜的的空隙，造成电池内阻的增大。当正极活性物质相对于负极活性物质比例过低时，容易发生正极过充电。正极过充电主要是会形成惰性物质，造成氧损失，从而导致电池容量的衰减。而过放电更是会造成极板晶格的破坏，如果过充电导致“反极”，会发生危险。

为了能给电动车的电机提供比较高的电压，一般都采用了几十个单体电池（cell）串联的方式来提供电力（本文所涉及的实验样车上装有108节工作电压为3.8V的单体锂离子电池）。串联使用的复杂性，和电池之间的不一致性，都对管理系统提出了更高的要求。

锂动力电池放电电流同其他电池相比，放电率偏小，比功率较小。好的长期可1C放电，脉冲2C，需要考虑增大电池的容量来满足电动车的要求。