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电池的性能和电池寿命以及电动汽车的驾驶性能和电动车事业的推广。所以从电池的内部机理和外特性出发，从电池的电化学、热学以及电学对电池进行综合建模及其模型参数的自适应识别技术、利用电池模型对电池的SOC估算及SOH评估技术、电池优化充放电控制算法及均衡充电技术是电池管理系统亟待解决的问电子变流技术等均衡措施。数据库管理方面，由于电池和电动车都处于试验和日益完善的阶段，电池管理系统多配备了电池运行和充电数据的数据库管理系统，便于对电池性能进行评价，对车用电池的优化设计提供数据支持。但是，电池的SOC估算和SOH评估还不能满足车辆和电池实际需求是电池管理系统最大的缺陷，这极大的限制了电池容量有效发挥，降低了电池均衡效果，使得电池过充电和过放电控制缺乏充足的依据，电池使用的安全性和可靠性随之降低。这直接影响到电池的性能和电池寿命以及电动汽车的驾驶性能和电动车事业的推广。所以从电池的内部机理和外特性出发，从电池的电化学、热学以及电学对电池进行综合建模及其模型参数的自适应识别技术、利用电池模型对电池的SOC估算及SOH评估技术、电池优化充放电控制算法及均衡充电技术是电池管理系统亟待解决的问题，也是今后的主要发展方向。
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第二章 电池发展
2.1 电池性能比较
电动车应当具备优良的驾驶性能和高的可靠性，电动车用电池需要具备能量密度高、输出功率高、寿命长、充放电效率高、适用温度范围宽、白放电低、负载特性好、温度存储性能好、低内阻、无记忆效应、可实现快速充电、安全性高、可靠性高、成本低以及可重复使用等特性。
当今，电动车辆可选择的电池包括铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池和锂电池。铅酸电池的应用历史最长，也是最成熟、成本售价最低廉的电池，但是电池的比能量和比体积都较小，这导致其一次充电的行短，运行效率低，这严重的影响到铅酸电池在车辆上的使用。镍镉电池具有比铅酸电池更高的充放电倍率，推出后得到一定的发展，但是由于其具有记忆效应、含重金属对环境有污染，所以其发展受到限制。为此人们一直探索着如何改进电池的性能，开发能量效率更高、稳定性更好，电荷容量更大的新电池。终于，上世纪90年代，镍氢电池和锂电池出现让人们看到了曙光。
镍氢电池是人们看好的第二代电池之一，是取代铅酸电池和镍镉电池的产品。镍氢电池以其充放电倍率大、无环境污染隐患、无记忆效应等优点很快占领了极大的市场。但是镍氢电池内阻小，这在给人们带来充放电倍率大的同时却又引入了电池不容易实现并联的问题，这限制了镍氢电池通过并联增加容量，加之其工作电压低(1．2V)，需要大量的电池串联，随之而来的一致性问题使得镍氢电池的在大容量场合(如纯电动大巴等)的应用受到限制。特别是锂离子电池推出以后，人们又开始认同锂电池，一些镍氢电池企业纷纷转产生产锂电池。一时间人们所热崇的镍氢电池似有被冷落的意思。锂电池具有工作电压等级高、比能量和比体积大、白放电率低、无记忆效应、环保性好和无污染性等优点。锂电池的能量密度(体积能和质量能)几乎是镍镉电池的1．5～3倍；单元电池的平均电压为3．6V，相当于3个镍镉或镍氢电池串接起来的电压值。能减少电池组合体的数量，从而因单元电池电压差所造成的电池故障的概率可减少许多，也就是说大大延长了电池组合体的寿命。所以锂电池很快得到人们的肯定和广泛使用。这也极大地促进了锂电池技术的发展。在电动车上它大有取代铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池之势，它将随着电动车的普及发展而成长壮大。环保意识日渐人心，在为子孙后代节省化石能源的责任感下，电动车定会得到重大发展，锂电池也将呈亮丽的发展之势，它将成为21世纪电动车的主要电池。 大量
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被使用的锂离子电池标称电压为3.2v满限制电压为4.2V，当充电电压超过4.2V时，就可能引起会发生鼓胀；放电截止电压为2.5V，当放电低于2.5V时，就会损伤电池，造成容量的下降。(磷酸铁锂电池的标称电压为3.2V)纯电动汽车一般使用比能量高的锂电池提供动力，为提高动力，一般将一百节左右的单体锂电池（300V系统）串联起来使用，有些电动大巴则用二百多节左右的单体锂电池（600V系统）串联起来使用。电池组串联的越多，出现单节落后的几率就越高，相对服务寿命就越短，虽然可以通过维护来维持寿命，但在整个寿命中需要多次维护，维护成本较高，同时也给用户带来不便。
电动汽车产业的出现为锂电池的大规模应用成为现实，但在应用初期，锂电池的制造工艺尚未完全成熟，不论电池厂家怎样精准配组，在使用一段时间后都会出现单体电池落后现象，并且随时间呈迅速扩大，导致电动汽车的行驶里程迅速缩短。 2.2 串联电池组的应用特点介绍
由于单体蓄电池的端电压较低，锂电池为2.5/3.6V。而电动汽车系统的工作电压一般都较高300-600V，因而必须将多只单体电池串联起来才能满足需要。 串联电池组的特点是流过电池组本身的电流完全相等。由于各单体电池的电气参数应材料、工艺等原因，不可能绝对完全相同，出厂时一般采用参数接近配组的方式，使蓄电池组中的各单体电池参数尽可能一致。串联电池组的使用特点之一就是每次充放电时都会放大上述单体电池间细微的差距，容量较少者每次充电时都存在过充电，而每次放电又存在过放电，久而久之，这种较差的电池就会加速损坏形成落后电池，从而导致整个蓄电池组性能下降或提前失效。具体表现为，单体电池质量好，参数一致性好，配组严格，使用环境好（一般浅充浅放）的电池组寿命就长些。而单体电池质量一般，参数一致性一般，配组不太严格，使用环境较差（经常深充深放）的电池组寿命就短。虽然性能下降或失效的电池组仅是一个或数个单体电池首先损坏引起的，也容易进行更换修复，但及时的检查与更换，需要大量维护人员，同时在维护一段时间后还会出现新的落后电池。如果不及时检查、发现并更换落后电池，轻则严重降低电池组服务时间，重则会造成落后电池严重的过充或过放甚至反充，危及安全（漏液或燃爆）。
大量被使用的锂离子电池标称电压为3.6V，充满限制电压为4.2V，当充电电压超过4.2V时，就可能引起会发生燃爆现象；放电截止电压为2.75V，当放电低于2.75V时，就会损伤电池，造成容量的下降。(磷酸铁锂电池的标称电压为3.2V)
纯电动汽车一般使用比能量高的锂电池提供动力，为提高动力，一般将一百节左右的单体锂电池（300V系统）串联起来使用，有些电动大巴则用二百多节左右的单体锂电池
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（600V系统）串联起来使用。电池组串联的越多，出现单节落后的几率就越高，相对服务寿命就越短，虽然可以通过维护来维持寿命，但在整个寿命中需要多次维护，维护成本较高，同时也给用户带来不便。
电动汽车产业的出现为锂电池的大规模应用成为现实，但在应用初期，锂电池的制造工艺尚未完全成熟，不论电池厂家怎样精准配组，在使用一段时间后都会出现单体电池落后现象，并且随时间呈迅速扩大，导致电动汽车的行驶里程迅速缩短。由单体电池有一定的温度耐受范围，在实际应用中如果体积过大，会产生局部的过热，从而影响电池的安全和性能。因此，单体电池的大小受到限制，动力和储能电池不可能采用超大的单体锂电池。例如图6，在苛刻的使用环境下，110*110*25mm3的20Ah锂电池，局部最高温度为135℃；而110*220*25mm3的50Ah锂电池，局部温度高达188℃，更容易发生安全问题。基于现有的正极材料和电池制造水平，单体电池之间尚不能达到性能的完全一致，在通过串并联方式组成大功率大容量动力电池组后，苛刻的使用条件也易诱发
局部偏差，从而引发安全问题。因此，为确保电池的性能良好、延长电池使用寿命(提升50%以上)，必须使用BMS对电池组进行合理有效的管理和控制。电池成组后主要的问题有以下几个方面：
1、过充/过放。串联的电池组充电/放电时，部分电池可能先于其他电池充满/ 放完。继续充电/放电就会造成过充/过放，锂电池的内部副反应将导致电池 容量下降、热失控或者内部短路等问题。
2、过大电流。并联、老化、低温等情况，均会导致部分电池的电流超过其承 受能力，降低电池的寿命。
3、温度过高。局部温度过高，会使电池的各项性能下降，最终导致内部短路 和热失控，产生安全问题。
4、短路或者漏电。因为震动、湿热、灰尘等因素造成电池短路或漏电，威胁 驾乘人员的人身安全。
第三章 电池管理系统的组成
3.1 电池管理系统的构成
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图 3.1 电池管理系统结构
图3.1所示为电动汽车电池组管理系统的组成框图．不难看出系统内部采用了成本较低的RS一485网络，而与车辆上其它控制器间的数据通讯则统一采用了CAN通讯网络。电池管理系统由单体检测模块和综合管理器构成．且多个电池单体检测模块在电池组综合管理器的协调调度下实现电池组数据交换：而综合管理器以及车辆的其它控制器又是在整车综合控制器的协调调度下实现整车数据交换、管理和控制。 3.2电池管理系统实现的功能
池管理就是对电池组和电池单元运行状态进行动态监控，精确测量电池的剩余容量，同时对电池进行充放电保护，并使电池工作在最往状态。一般褥言电动汽车电池管理系统簧实现以下几个功能：
2.2.1准确估测动力电池放电状态(State of Charge），随时预测电动汽车储能电池还剩余多少能量或储能电池的荷电状态，使电池的SOC值工作范围控制在30％--70％。动态监测动力电池组的工作状态：实时采集电动汽车蓄电池组中每块电池的端电压和温度、充放电电流以及电池包总电压。防止电池组中的每块电池在使用中的性能和状态不一致，因而对每块电池的电压、电流和温度数据都要进行监测。当蓄电池电量或能量过低需要充电时，及时报警，以防止电池过放电而损害电池使的用寿愈。当电池组的温度过高，及时报警，保证蓄电池正常工作。建立每块电池的使用历史档案，为进一步优化和开发新型电池、充电器、电动机等提供资料，为离线分析系统故障提供依据。
2.2.2 电动汽车动力电池组的热平衡管理：电池热管理系统是电池管理系统的有冷却部分，其功能是通过风扇等冷却系统和热电阻加热装使电池处于正常工作温度范围内。电池热管理的重点是通过分析传感器显示的温度和热源的关系，确定电池组外壳及电池模块的
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