新能源汽车电池管理关键技术是什么

近期，电动汽车起火事故频发，电池安全再次成为行业关注的焦点要确保电池安全，除了电池本身以外，电池管理也至关重要在近日举行的2019中国(西安)新能源汽车产业生态大会上，西安交通大学机械学院副教授、博士生导师徐俊做题为“新能源汽车电池管理关键技术分析”的精彩演讲。

　　一、新能源汽车电池管理必要性分析徐俊表示，目前新能源汽车发展迅猛，但依然面临着续驶里程、安全性、寿命、成本等方面的瓶颈里程焦虑体现在多个方面，一是电动汽车总里程不能满足需求，二是剩余电量不能准确提供。

　　要突破上述瓶颈，电动汽车电池系统面临“四高”要求：高比能、高安全、高寿命、高状态精度如何在现有电池基础上提高“四高”指标?这就是电池管理要做的工作　　电池管理系统主要功能分为四部分：一是采集，主要功能包括电压、温度、电流等信息的采集;二是输出，即能否精确推算出剩余里程;三是均衡，即大量电池串在一起如何让性能更好地发挥;四是热管理，即保证电池工作在合适温度具有更好性能。

　　二、动力电池状态估计与故障诊断分析　　动力电池状态描述指标有SOC估计、SOH估计、SOP估计、SOE估计等徐俊指出，电池状态不能通过传感器直接测量获得，且电池系统具有很强的非线性和时变性，同时复杂多变的使用环境及使用工况增加了状态估计的难度。

　　常见的SOC估计方法有安时积分法、基于数据驱动的方法、基于模型的方法等据徐俊介绍，安时积分法的主要问题是初始SOC很难测量，目前的解决方案是安时积分法加校正，这种方法比较常用基于数据驱动的方法有很多，比如神经网络模型等，这种方法需大量实验数据训练模型及高性能计算，且不具备通用性，因此在实际中运用较少。

基于模型的方法存在的主要问题是，随着电池衰减，模型随时变化，造成估算不准确，该方法获得大量的研究，已有部分投入实际使用　　常见的SOH估算方法有：直接测量法、在线估计、间接法等直接测量法是指直接测量电池的特征参数以评价电池SOH，主要包括容量/能量测量、阻抗测量法，通常在实验室条件下进行。

在线估计的关键问题是SOC的准确性问题间接法是利用其他量跟实际容量的关系获得　　徐俊表示，电池系统复杂程度高，且高比能量高安全锂电池安全性能尚处瓶颈，需在认清电池系统故障引发机制的基础上，实现故障精准、提前预警，提高系统安全性。

　　三、动力电池均衡结构与策略分析　　均衡主要是解决电池不一致的问题，而电池不一致是由多种原因导致的，包括生产制造环节造成的不一致和使用过程造成的不一致等电池不一致容易造成过充电或过放电，进而有发生热失控甚至爆炸的风险。

　　徐俊表示，均衡和重构是解决电池不一致性的有效方法均衡拓扑结构是实现电池均衡的硬件基础，拓扑结构的设计是电池均衡系统设计的最初环节，为后续的均衡控制策略的制定及实验平台的搭建提供设计基础　　均衡分为被动均衡和主动均衡两种方式。

被动均衡是将电池中多余的能量通过电阻以热能的形式耗散，直到所有电池状态达到一致其优点是结构简单、成本低，缺点是均衡效率较低、能量消耗严重　　一致性控制策略有基于电压、基于SOC、基于容量等方式其中，基于电压的方式优点是方便、直观、简单、广泛使用，缺点是电池端电压差距较小，均衡效果较差;基于SOC的方式可有有效避免过度均衡，但它对控制器设计要求较高，使用较为困难;基于容量的方式可获得最大的使用容量，但是计算复杂，使用难度大。

　　四、动力电池结构设计与热管理分析　　徐俊指出，电池需要工作在非常合适的温度范围内，温度过高或过低，都会影响电池的使用特性电池在高温环境下工作会使电池温度过高而导致热失控，严重时甚至会使电池发生爆炸温度太低时，电池所能释放和充进的电量非常少，在低温使用情况下电池会有内短路，而内短路有可能会产生热失控。

　　热管理目的是保障电池安全，使电池能够发挥更好的使用效果热管理的主要作用有：　　(1)当电池温度过高时进行有效换热，防止热失控事故;　　(2)当电池温度较低时进行温度预热，确保充放电性能;　　(3)减小电池组内的温度差异，抑制局部热区形成。

因此，电池热管理对提高汽车性能具有重要意义　　电池热管理方法有风冷、液冷、相变材料、热管等徐俊坦言，在新能源车有大量补贴的情况下，目前市面上很多动力电池没有热管理他认为，补贴退坡以后，大家都用产品说话，谁的技术更好，谁就能获得更大的市场，实际使用者对产品的认可度就越高。

　　风冷，即空气冷却，冷却介质为空气徐俊表示，目前在这方面比较有名的是普锐斯风冷系统，国内有些厂商所谓风冷就是加几个风扇，效果不是特别好　　液冷形式在国内逐渐得到认可，越来越多的厂家推出的产品在使用液冷形式。

　　相变材料冷却是把电池组直接浸在相变材料(PCM)中，也可以采用夹套式结构，在单体电池外部套一层环形PCM，形成一个稍大的单体电池，进而再组成电池组在电池进行放电时，系统把热量以相变潜热的形式储存在PCM中，从而吸收电池放出的热量使电池温度迅速降低。

　　热管冷却采用密封结构的空心管，利用蒸发相变来传热热管冷却的主要优势是可以瞬间把热量从一边传导到另一边据徐俊介绍，热管在消费电子产品已有使用，在电动汽车电池管理系统中应用还比较少　　电池热管理除了冷却还包括低温加热。

低温加热方法有外部加热法和内部加热法外部加热法包括空气/液体加热法、膜加热法、其他加热法等，内部加热法包括交流电加热法、内部自加热法等免责声明：本文来源：[中国传动网]的所有文字、图片、音视和视频文件，版权均为中国传动网(www.chuandong.com)独家所有。

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