电池管理系统国内外研究现状教学内容

电池管理系统国内外研究现状

国外电池管理系统研究现状

国外在电动汽车的发展与研究上，相对国内起步较早。在外国的高校与研究机构中，针对电池管理系统中的部分功能，如SOC、SOH的计算[16-20]进行了大量的研究，针对整个系统的研究还比较的少，BMS的研究主要集中在汽车相关企业中。特别是近年来一些大型汽车生产制造商以及汽车零配件供应商针对各类型的电池进行深入的研究与探索，对电动汽车及其动力电池做了大量具有针对性的试验，取得了一系列研究成果，并成功商业化生产了一系列BMS。这些企业针对电池建立了适应性很强的通用电池模型，以及针对各类型电池也建立了适用范围有限的复杂电池模型，促成了动力电池及其关键材料的进步并成功量产了满足电动汽车性能要求的动力电池，一些公司已经成功开发了适用于电动汽车的电池管理系统[21-22]。其中比较有代表性的电池管理系统有：来自德国的Mentzer Electronic GmbH和Werner Retzlaff为领导的团队开发的BADICHEQ系统；还有同样来自德国的B.Hauck设计的BATTMAN系统；日本丰田汽车生产的Pruis混合动力电动汽车上所使用的电池管理系统；以及近年来风靡全球的美国电池汽车制造商特斯拉纯电动汽车上所使用的电池管理系统。日本青森工业研究中心长期以来一直致力于BMS 的实际应用；美国Villanova 大学和US Nanocorp公司共同开发适用于各种电池类型的SOC 模糊逻辑预测。

国内电池管理系统研究现状

国内在电动汽车的起步相对国外较晚，但是发力更猛，目前，国内致力于电池管理系统研究工作的企业、研究所以及高校有很多，已经成功研发出一系列电池管理系统[23-28]。北京交通大学与惠州亿能电子合作开发的BMS成功的应用在08年奥运纯电动大巴上，哈尔滨工业大学和北京理工大学联合成立的哈尔滨冠拓公司研发的BMS被应用在一些国产电动汽车品牌上。但是由于许多关键技术的瓶颈还没有突破，使得已经装车运行的电池管理系统与整车以及所使用的电池之间匹配度不高，偶有新闻报道汽车行驶故障以及安全隐患，使得电动汽车在市场上的口碑不高，因此电池管理系统在国内还有很大的发展空间。下表归纳了国内电池管理系统在发展中所遇到的问题，以及在2020年应当得到改进与发展的突破点。

表1-2 电池管理系统的发展现状与发展规划

Table1-2 Current situation and development plan of battery management system

项目现状发展规划2015指标2020指标

电芯SOC估算不准确或难以

量产实现提高估算精度基于安时积

分算法的加

入各类修正

基于安时积分算法

的加入各类修正

电芯及Pack热管理无管理或简单

散热处理

提高电池的安全

性记忆延长电池

使用寿命

强制通风管

道结构及设

计，水冷

自然风，空调用于散

热以及散出热量的

再利用

充电策略两段式或三段

式充电策略提高电池使用寿

命，提高充电速

度

脉冲充电方

式或三段式

充电

研发可快充的新型

材料应用于动力电

池

电池模组内均衡被动式充电均

衡

延长续航里程被动式均衡主动均衡

太阳能电池发展现状综述

太阳能电池发展现状综述 摘要：随着社会的发展，传统能源消耗殆尽,能源越来越收到重视。其中发展前景最为广阔的莫过于太阳能。太阳能绿色环保，因此逐渐受到了人们的普遍重视。太阳能已成为新能源领域最具活力的部分，世界各国都致力于发展太阳能。本文主要阐述了太阳能电池的发展历程，太阳能电池的种类，太阳能电池的现状以及发展前景. 关键词：太阳能电池；太阳能电池种类；发展现状； Narration on the Current Situation of Solar Battery Abstract:With the development of society, traditional energy will be used up in a short time.Eneygy are being payed more and more attention.And the solar energy is the most promising.Because of its’environmental protection,it gets widespread attention. Solar energy has become the most vibrant part among the new energy field,and all countrise tried their best to develop solar energy.This article mainly explains the development of solar battery,the types of solar battery,curent situation of solar battery and its’ prospect. Key Words:solar battery; types of solar battery; curent situation of solar battery 1引言 随着经济的发展，能源的重要性日趋凸显。但是石油、煤等不可生起源消耗殆尽，人们开始探索新的能源。太阳能取之不尽用之不竭，因此受到了人们的亲睐。在太阳能电池领域中，太阳能的光电利用是近些年来发展最快、最具活力的研究领域[1]．太阳能电池的研制和开发日益得到重视．制作太阳能电池主要是以半导体材料为基础．其工作原理是利用光电材料吸收光能后发生的光电子转化反应。根据所用材料的不同，太阳能电池可分为：①硅太阳能电池；②以无机盐如砷化镓Ⅲ一V化合物、硫化镉、铜铟硒等多元化合物为材料的电池；③纳米晶太阳能电池等。不论以何种材料来制作电池，对太阳能电池材料一般的要求有：①半导体材料的禁带不能太宽；②要有较高的光电转换效率；③材料本身对环境不造成污染；④材料便于工业化生产且材料性能稳定。基于以上几个方面考虑，硅是最理想的太阳能电池材料[2]．这也是太阳能电池以硅材料为主的主要原因. 本文简要地综述了太阳能电池发展进程，太阳能电池的种类，以及发展现状，并讨论了太阳能电池的发展趋势。 2太阳能电池现状及其前景

有机薄膜太阳能电池的研究进展

有机薄膜太阳能电池的研究进展 摘要：围绕提高有机薄膜太阳能电池的能量转换效率，从太阳光吸收效率、激子的分解率、载流子的迁移率和电荷向电极的注入效率4个方面综述了国内外的研究进展，并指出了提高转换效率的研究趋势，展望了有机薄膜太阳能电池的美好前景。 关键词：有机薄膜太阳能电池；转换效率 1 前言 近年来，有机薄膜太阳能电池的发展尤其引人注目，德国、日本、韩国和美国在这一领域处于领先地位。相比传统的硅基太阳能电池，有机薄膜太阳能电池以其潜在的低成本、高效率、环境友好、稳定性高的特点，成为最有希望实现民用化光伏的产业，目前的转换效率突破了9%，发展趋势被业界一致看好。 2 有机薄膜太阳能电池的基本原理 图1 有机薄膜太阳能电池的基本原理 当阳光从阳极层（P型有机半导体）照射时，有机分子吸收光产生激子，激子向电子给体和电子受体的界面移动，在界面处通过光诱导解离分解成自由电子和自由空穴，自由电子和自由空穴各自向电极两端迁移，最后注入到两端电极输向外电路。 3 提高转化效率的研究进展 有机薄膜太阳能电池要实现产业化，就需要有较高的转换效率，目前提高转换效率的研究主要集中在以下几方面： 3.1 提高太阳光吸收效率 材料对太阳光的吸收效率越高激子的生成效率就越高。有机材料对太阳光的吸收一般在可见光区，大部分材料对太阳光的吸收利用率不超过40 %，提高材料的吸收光谱与太阳光谱的 匹配性是提高材料对太阳光吸收效率的有效途径。另外，还可以在器件结构中引入具有强吸收特性的材料。利用它们吸收部分太阳能量，再通过激子扩散将其转移给活性材料［1］。 将太阳光吸收特性不同的电池单元层积得到级联电池（又称叠层电池），通过底层电池对顶层电池的补充吸收可以增加对太阳光谱的吸收。张馨芳［2］等人研究了有机无机复合体系本体异质结叠层有机太阳能电池，用Ag作为夹层材料来连接上层的本体异质结太阳电池和下层的太阳电池，得到的叠层结构的太

国内外汽车动力电池管理系统(BMS)发展概况

引言 电池的性能和使用寿命直接决定了电动汽车的性能和成本，因此，如何提高电池的性能和寿命得到了各方面的重视。电动汽车上使用的动力电池是由多个电池单体通过串并联方式组成电池组，电池单体都紧密地布置在一起，在进行充放电时，各个电池单体所产生的热量互相影响，如果散热不均匀，将造成电池组局部温度快速上升，使电池的一致性恶化，使用寿命大大缩短，严重时会造成某些电池单体热失控，产生比较严重的事故。当动力电池处于低温环境中，电池的充放电性能会大大降低，导致电池无常工作。为了使动力电池组保持在合理的温度围工作，电池组必须拥有科学和高效的热管理系统。目前，国外的许多研究人员对电池组的热管理系统做了大量的研究，进行了一些新的探索，以期提高热管理系统的控制效果，从而提高电动汽车电池组的性能和使用寿命。 国外汽车动力电池管理系统（BMS）发展概况 目前，影响电动汽车推广应用的主要因素包括动力电池的安全性和使用成本问题，延长电池的使用寿命是降低使用成本的有效途径之一为确保电池性能良好，延长电池使用寿命，必须对电池进行合理有效的管理和控制，为此，国外均投入大量的人力物力开展广泛深入的研究。 日本青森工业研究中心从1997年开始至今，持续进行（BMS）实际应用的研究,丰田、本田以及通用汽车公司等都把BMS纳入技术开发的重点；美国Villanova大学和USNanocorp公司已经合作多年对各种类型的电池SOC进行基于模糊逻辑的预测；国Ajou大学和先进工程研究院开发的BMS系统的组成结构及其相互逻辑关系。该系统在上述结构中进行功能扩展，即增设热管理系统、安全装置、充电系统以及与PC机的通信联系。另外还增加与电动机控制器的通信联系，实现能量制动反馈和最大功率控制。 我国在十二五期间设立电动汽车重大专门研究项目，经过几年的发展之后，在BMS方面取得很大的突破，与国外水平也较为接近。在国家863计划2005年第一批立项研究课题中，就分别有理工大学承担的EQ7200HEV混合动力轿车用镍氢

储能电站中电池管理系统的研究 赵喜奎

储能电站中电池管理系统的研究赵喜奎 发表时间：2020-03-16T15:10:13.573Z 来源：《电力设备》2019年第20期作者：赵喜奎 [导读] 摘要：本文研究了储能电站中的电池管理系统解决了目前的储能电站使用的电池管理系统还存在可靠性差、电能质量不高的问题。 (大唐黑龙江新能源开发有限公司黑龙江哈尔滨 150000) 摘要：本文研究了储能电站中的电池管理系统解决了目前的储能电站使用的电池管理系统还存在可靠性差、电能质量不高的问题。 1 引言 “储能电站”是现代化城市为节约和调度电能而建立的一种小型电站。据估算，一个由20个电池模块组成的兆瓦级 “储能电站”，可满足若干个居民小区或多幢商务楼宇一天的非动力用电之需。储能电站不仅可以应对电网中断或大面积停电等突发事件，而且可以起到对电能“削峰填谷”的调节作用。在电能富余时将电能存储，电能不足时将存储的电能逆变后向电网输出。它具备能量转化效率高，绿色环保无污染等众多优势，同时，对于电网的安全运行及发电厂的科学建设也有着相当重要的意义。 关键词：储能电站电池管理系统削峰填谷提高电能质量 2 储能电站中电池管理系统的技术路线 2.1主要技术原理 储能站接在升压变压器低压侧0.4KV处接入，主要考虑削峰填谷、提高电能质量、孤网运行、配合新能源接入等功能应用。主要由蓄电池、蓄电池管理系统（BMS）、能量转换系统（PCS）、储能站监控系统等组成。储能站将实现提高电能质量、孤网运行、配合新能源接入等功能。提高电能质量通过有功、无功功率控制等手段实现，有功控制是指通过储能站监控系统接收来自远方调度的有功控制指令，或按照就地频率测量以及对频率调整的需求来控制电池系统充、放电状态；无功控制是指通过储能站监控系统接收来自远方调度的无功控制指令对PCS进行控制。孤网运行是指按照设定的条件脱离主网,在容量范围内为部分负荷提供符合电网电能质量要求的电能。与新能源配合是指储能站与站内的光伏、风电等系统配合，平衡间歇式能源的输出，为电网提供高质量电能。储能电池堆使用寿命不小于30年（按照每天充放电一次计），或充放电循环寿命不小于18000次。 2.2 主要技术路线 电池管理系统无论在储能电站充电过程中还是放电过程中都能可靠的完成电池状态的实时监控和故障诊断，并通过总线的方式告知PCS或储能站监控系统，以便采用更加合理的控制策略，对蓄电池可能出现的故障进行报警并保护其本体，对蓄电池单体及模块的运行进行优化控制，保证蓄电池安全、可靠、稳定的运行。为了储能电站的运行需要，电池管理系统按照如下的方案进行设计和实现。 1.电池基本参数 2.储能电站需单体电芯数量：（1*4*12）*（2*25）*10*2=48000节 3.单体电芯标称电压：2.3V 4.单体电芯标称容量：50AH 5.储能电站额定直流电压：27.6*25=690V 6.电池类型：锂离子电池 7.电池组保护参数及报警阀值 8.运行模式：储能电站充电及放电 2.3储能电站中电池管理系统结构图 如下图1所示。该系统由主控制模块（BCU）、中间控制模块（MBCU）和最小测控模块（LBCU）组成。LBCU模块通过内部CAN总线与MBCU通信。MBCU模块通过CAN总线与BCU通信。BCU与PCS通过CAN总线通信，与监控系统通过RS232通信（如储能电站监控系统为以太网接口，则主板相应增加以太网模块）。 2.4电池管理系统控制模块（BCU）组成 1.电源变换：利用220V供电，通过电源变换器得到3路隔离电源，输出电压均为5V，但有功率和耐压得区别，所以不能混用。 2.指示灯：包括电源指示灯和运行状态指示灯。反映出系统各个模块是否正常运行。 3.看门狗：采用硬件看门狗。 4.存储器：一个记录系统参数，一个记录运行数据。 5. 运行参数存储器记录数据：运行历史记录，故障记录，运行数据和故障记录按页分段，一页未写满，下一记录另起一页。 6. 历史记录方式：每2分钟（时间可调）记录一条运行记录至历史数据地址，记录满后，将历史记录满标志置位，并在从第0开始覆盖以前记录。 7. 故障记录方式：当出现故障的时候，写一条记录，如果故障未恢复也未变化，则每隔3分钟记录一条，如果故障变化，则出现新的故障就记录一条。 8. 系统时钟：用于提供系统记录数据的发生时间，也可用于自放电的处理。 9. 高压电路控制保护模块：由于储能电站电压较高（达到700V以上），故单独设计高压电自动断路控制器模块，实时监控高压电路的

有机太阳能电池研究进展(1)

专题介绍 有机太阳能电池研究进展 X 林　鹏,张志峰,熊德平,张梦欣,王　丽 (北京交通大学光电子技术研究所,信息存储、显示与材料开放实验室,北京,100044) 摘　要:有机太阳能电池与无机太阳能电池相比,还存在许多关键性问题。为了改善有机太阳能电池的性能,各种研究工作正在进行,这些研究主要是为了寻找新的材料,优化器件结构。对电池原理、部分表征方法、效率损失机制、典型器件结构、最近的发展、以及未来的发展趋势作了简要描述。 关键词:有机太阳能电池;器件结构;给体;受体;转换效率 中图分类号:T N 383 文献标识码:A 文章编号:1005-488X(2004)01-0055-06 Progres s in Study of Organic Sola r Ce ll LIN Peng ,ZHANG Zhi -feng ,XIONG De -ping ,ZHANG Meng -xin ,WANG Li (I nstitute of O p toelectronics T echnology ,Beij ing J iaotong University ,Beijing ,100044,China )Abstr act :Compaer ed with inorganic solar cells ,organic solar cells still have many critical pr oblems.In order to improve the properties of organic solar cells,a lot of different studies have been carried on.T he main purposes of these studies are to seek new mater ials and new device structure.A brief review of the theory of photovoltaic cells,along with some aspects of their characterization ,the basic efficiency loss mechanism ,typical device structures ,and the trends in research will be presented. Key wor ds :organic photovoltaic cell;device structure;donor;acceptor ;conversion effi-ciency 前　言 进入21世纪以来,由于煤、石油、天然气等自然资源有限,已经不能满足人类发展的需要。环境污染也已经成为亟待解决的严重问题。同使用矿物燃料发电相比,太阳能发电有着不可比拟的优点。 太阳能取之不尽,太阳几分钟射向地球的能量相当 于人类一年所耗用的能量。太阳能的利用已经开始逐年增长。但目前使用的硅等太阳能电池材料,因成本太高,只能在一些特殊的场合如卫星供电、边远地区通信塔等使用。目前太阳能发电量只相当于全球总发电量的0.04%。要使太阳能发电得到大规模推广,就必须降低太阳能电池材料的成本,或 第24卷第1期2004年3月 光　电　子　技　术OPT OELECT RONIC T ECHNOLOGY Vol.24No.1 Mar.2004 　 X 收稿日期:2003-11-17 作者简介:林　鹏(1978-),男,硕士生。主要从事光电子技术研究。 张志峰(1977-),男,硕士生。主要从事有机电致发光(OLED)的研究工作。熊德平(1975-),男,硕士生。主要从事无机半导体材料方面的研究工作。

特斯拉电动汽车动力电池管理系统解析

特斯拉电动汽车动力电池管理系统 解析 1.Tesla目前推出了两款电动汽车，Roadster 和Model S，目前我收集到的 Roadster的资料较多，因此本回答重点分析的是 Roadster的电池管理系统。 2.电池管理系统(Battery Management System, BMS)的主要任务是保证电池组工作在安全区间内，提供车辆控制所需的必需信息，在出现异常时及时响应处理，并根据环境温度、电池状态及车辆需求等决定电池的充放电功率等。 BMS勺主要功能有电池参数监测、电池状态估计、在线故障诊断、充电控制、自动均衡、热管理等。我的主要研究方向是电池的热管理系统，因此本回答分析的是电池热管

理系统(Battery Thermal Man ageme nt System, BTMS). 1.热管理系统的重要性 电池的热相关问题是决定其使用性能、安全性、寿命及使用成本的关键因素。首先，锂离子

电池的温度水平直接影响其使用中的能量与功率性能。温度较低时，电池的可用容量将迅速发生衰减，在过低温度下（如低于0° C）对电池进行充电，则可能引发瞬间的电压过充现象，造成内部析锂并进而引发短路。其次，锂离子电池的热相关问题直接影响电池的安全性。生产制造环节的缺陷或使用过程中的不当操作等可能造成电池局部过热，并进而引起连锁放热反应，最终造成冒烟、起火甚至爆炸等严重的热失控事件，威胁到车辆驾乘人员的生命安全。另外，锂离子电池的工作或存放温度影响其使用寿命。电池的适宜温度约在10~30° C之间，过高或过低的温度都将引起电池寿命的较快衰减。动力电池的大型化使得其表面积与体积之比相对减小，电池内部热量不易散出，更可能出现内部温度不均、局部温升过高等问题，从而进一步加速电池衰减，缩短电池寿命，增加用户的总拥有成本。 电池热管理系统是应对电池的热相关问题，保证动力电池使用性能、安全性和寿命的关键技术之一。热管理系统的主要功能包括：1）在电池温度较高时进行有效散热，防止产生热失控事故；2）在电池温度较低时进行预热，提升电池

电池管理系统 (BMS)

如何重新定义电动汽车电池管理系统 （BMS ）？ 来源：英飞凌公司 作者：Klaus & Bj?rn2013年12月13日 12:01 0 分享 订阅 [导读] 无论是简单的充电控制器还是复杂的控制单元，对于电池管理系统 （BMS ） 的需求都在迅速增长，尤其是电动汽车领域。除了传统的充电状态监控外，BMS 系统还必须遵守日益严格的安全法规，注重控制和待机功能、热管理和用于保护 OEM 车厂电池的加密算法。 关键词：电池管理处理器英飞凌电动汽车 随着电气化动力系统变得日益复杂，BMS 需要执行的功能增多，承受的负担之重前所未有。 无论是简单的充电控制器还是复杂的控制单元，对于电池管理系统 （BMS ） 的需求都在迅速增长，尤其是电动汽车领域。除了传统的充电状态监控外，BMS 系统还必须遵守日益严格的安全法规，注重控制和待机功能、热管理和用于保护 OEM 车厂电池的加密算法。未 来，甚至车辆控制单元 （VCU ） 的部件和功能也会与 BMS 相关联。 图1 配备所有相关部件的电动汽车电池管理系统 （BMS ）

未来，BMS 将在电动汽车领域发挥重要作用。然而 BMS 的各个子功能往往由 OEM车厂定制，会因系统配置不同而存在很大差异。因此，不可能制定出适用于每一个电动汽车制造商的完整的 BMS 要求列表。然而，电池管理系统处理的任务范围不断扩大，这一事实毋庸置疑。BMS 最常见的要求包括安全要求、控制和监控功能、待机功能、热管理、加密算法和预留可扩展接口增加新功能。 安全要求 在 ISO 26262 安全标准范围内，如 BMS 等特定的电气和电子系统将被归类为从 ASIL C 至 ASIL D 的高安全类别。与之对应的故障检测率至少为 97% 至 99%。电池系统中最危险的故障来源有：因电缆磨损或事故而导致车辆底盘出现高电压漏电而未被发现；各种引起高电压电池起火或爆炸的原因：例如对电池过度充电（例如在公用电网上或因停电恢复引起）、电池过早老化（例如爆炸性气体泄漏）、液体进入和短路（例如因雨水引起）、滥用（例如维修不当）和热管理错误（例如冷却失效）等。 在安全方面，主开关（主继电器）在避免与高电压相关的事故中起到了重要的作用，它可确保 BMS 电子系统能够作出充分的故障反应。发生故障时，BMS 模块会在适当的故障反应时间内断开开关（例如 10ms 以内）。非关键故障安全条件的特征通常是：如果 BMS 微控制器（MCU）失效，甚至在控制器逻辑完全失效的情况下，独立的外部安全元件（例如窗口看门狗）仍可确保主开关继电器可靠地打开逆变器（正/负）的两个高电压触点。BMS 系统中还集成了其他安全功能，包括漏电电流监控和主开关继电器监控。 控制和监控功能： 其他 BMS 功能包括对电动汽车中昂贵的高电压电池的监控、保养和维护。BMS 控制和监控功能来源于安装于电池包中的电子平衡单元。管理各个电池组内（battery slave pack）的平衡，同时精确地感测各个单电池的电压。平衡芯片通常可管理多达 12 个单电池组成的群组。相关数量的电池群组串联后可产生高达数百伏的高中间电路电压以供逆变器控制之用，这是电动汽车的逆变器电驱动所必需的。 位于主开关对所有高电压电池的总电流的测量，以及从芯片对各个单电池电压的单电池精确同步监控，BMS 可使用特定算法（例如，基于电池化学 Matlab Simulink 模型）评估充电状态及健康状态等电池参数。BMS 通常不会安装在非常靠近高电压电池的位置，但是通常会通过冗余的流电去耦总线系统（比如 CAN 或其他适合的差分总线）与电子平衡从动元件相连接。它由汽车电压（12 伏电池）供电，因此可通过现有的网络架构与现有的控制单元群组结合使用，无需进一步的流电去耦措施。最后，它还改善了安全性，因为它让 BMS 能够在高电压电池发生机构或化学缺陷时确保功能正常并且安全地断开主开关。 随着电池专用的化学/电气算法日益复杂，预计 BMS 将需要使用拥有 2.5MB 至 4MB 闪存和强大的多核处理器架构的 AURIX 等微控制器（MCU）。这种组合可以保证有足够的内存用于全面校准参数并提供足够的计算能力（图 2）。

电池储能系统能量管理技术浅析(经典)

电池储能系统BMS发展概况 由于BMS在电池储能系统中发挥的巨大作用，吸引了国内外一大批优秀的电池企业或保护板企业，甚至新兴高科技企业，如A123、ATL、比亚迪、惠州亿能、东莞钜威等对电池储能系统BMS的研发投入。早期的电池管理系统一般只有电池过充电/过放电控制、电压/电流/温度监测及简单的通讯等功能，初步满足了电池储能系统的需求。 但是由于电池制造工艺的限制，特别是国内大多数生产电池的厂商，仍旧在采用半自动化甚至手工方式生产电池，导致电 池内阻、电压、容量的一致性问题，在大型储能系统中遇到了严峻的考验，严重影响着储能系统容量及性能的发挥，电池组使 用寿命可能缩短数倍甚至十几倍。 为了解决电池的一致性问题，电池均衡技术应运而生。新的带无源均衡(Passive Balancing)功能的电池管理技术，增强了电池的采集监测功能，采用一定的均衡控制策略，并且加入了高速的通信功能，可以在一定程度上减轻电池一致性带来的容量 下降及寿命缩短问题。目前许多企业都是采用这种方式进行电池管理系统的设计。然而这一传统的均衡技术却带来了新的问题，无源均衡方案，采用功率型电阻作为均衡器件，例如美国的专利《Systemand Method for Balancing Cells in a Battery Packwith Selective Bypass Paths》(US7,466,104 B2)，《Method for Balancing Lithium Secondary Cells andModules》(US7,609,031 B2)中都有说明，这一均衡方式在大型电池系统中带来了均衡电流做不大、热耗散困难、均衡电路散热设计成本高昂等问题，并且均衡效率较低、可靠性差。在这种形势下，新一代更优功能均衡技术的研发迫在眉睫。 近几年来随着大型电池组的出现，电池管理系统中的有源均衡(Active Balancing)技术迅速进入人们的视野。该技术拥有 均衡电流大，均衡时间长，热耗散低，充电效率高等优点。有源均衡已经被业界认可成为最有希望能够实现的大电流均衡方式。最新的带有源均衡技术的电池管理系统，拥有更高级别的数据采集速率与精度，高精度SOC估算，高速稳定的通讯架构，增强了电池组的监控与安全保护功能，全面满足当前储能系统的性能需求。 电池储能系统BMS的技术要点 电池均衡技术 由于电池在生产过程中，设备控制精度会使原材料的配比、正负极上原材料的分布密度产生差异，操作过程会对电池的半 成品产生不同的细微损伤，电池属于化学品，这些变化都会使电池的性能产生变化，直接反应在电池的容量、内阻、电压上。 在成组过程中，电池的搬运、轻微碰撞、焊接、固定等，也会使电池的性能发生变化。在长期的使用过程中，自放电率、环境 温度、湿度、充放电深度等的不同，会使电池的衰减速度不一致，导致电池间更大的一致性差异。 电池的一致性差异会在电池储能系统中造成能量的水桶效应，导致充电时，容量最小的电池容易过充，放电时，容量最小 的电池又容易过放，由于容量最小的电池受损，容量变得更小，进入恶性循环，影响电池循环寿命。 另外，单体电池性能的优劣也直接影响到整组电池的充放电特性，电池组容量降低。 BMS厂家为了解决电池的一致性问题，通过各种各样的均衡技术改善电池的一致性。一般为分损耗型电阻分流法、非损耗型开关电容法和DC-DC变换器法。 (1)电阻分流法电阻分流法是目前应用最多均衡技术，其原理简单，易于实现，成本低廉，基本的原理图如图1所示：

电动汽车电池管理系统(BMS)的研究

电动汽车电池管理系统的研究 摘要 在电动汽车中，电池系统是其中不可或缺的重要组成部分它对电动汽车的续航里程、加速能力和最大爬坡度都会产生直接的影响，由于蓄电池特性高度的非线性、结构的特殊性故容易导致电池寿命的缩短以致损坏。所以电池管理系统是电动汽车的必备重要部件，与电池系统、整车控制系统共同构成电动汽车的三大核心技术。它能保护电动汽车电池的安全可靠使用，发挥电池的能力和影响其使用寿命，通过一系列的管理和控制，从而保障了电动汽车的正常运行。目前,影响电动汽车推广应用的主要因素包括动力电池的安全性和使用成本问题,延长电池的使用寿命是降低使用成本的有效途径之一。为确保电池性能良好,延长电池使用寿命,必须对电池进行合理有效的管理和控制,为此,国内外均投入大量的人力物力开展广泛深入的研究。 关键词：电动汽车；电动汽车电池；电池管理系统；功能 目录

1前言 (3) 1.1本研究的意义 (3) 1.2电池管理系统在国内外的发展概况及存在问题 (3) 2电动汽车电池管理系统 (4) 2.1电池管理系统的运行模式 (4) 2.2电池管理系统的技术 (5) 3本文结论 (8) 参考文献 (9)

1前言 随着能源紧缺、石油涨价、城市环境污染的日益严重，替代石油的新能源的开发利用越来越被各国政府所重视。所以说随着各国対新能源汽车的推广，电动汽车会被越来越多的关注，电池系统是电动汽车的关键部件，由于电动汽车的显著特点和优势，各国都在发展电动汽车。根据汽车的使用特点，其实用的动力电池一般应具有比能量高、比功率大、自放电少、工作温度范围宽、能快速充电、使用寿命长和安全可靠等特点，因此，电池管理系统对电动汽车的性能起到了决定性的作用。 1.1本研究的意义 综合各国的电动汽车研究情况，可以发现共同存在的一个现象，即电池是整个电动汽车研究中出问题最多的部件。电动汽车用电池的使用性能和寿命远不能满足电动汽车运营的要求制约着电动汽车事业的发展。能源短缺和环境污染是现今世界汽车工业发展面临的两大挑战，因此开展新能源汽车的研究已经刻不容缓。虽然电池电动汽车有良好的前景，但目前技术门槛比较高尚未产业化，同时燃料电池的可靠性、寿命有待改进，氢气的基础设施有待建立，氢气的来源和供应有待解决。 本研究通过对电动汽车电池和电池管理系统的存在的问题，技术难题和前景来分析动力电池及其管理系统的现状和发展趋势。 1.2电池管理系统在国内外的发展概况及存在问题 近年来，我国的汽车行业发展迅速，已成为世界第四大汽车生产国和第三大汽车消费国。但是我国的石油资源短缺，目前石油进口量以每年两位数字的百分比增长，预计到2010年进口依存度将接近50%。因此大力发展新能源汽车，用电代油是保证我国能源安全的战略措施。因此大力发展新能源汽车是实现我国能源安全、环境保护以及中国汽车工业实现跨越式、可持续发展的需要。 车用动力蓄电池是电动汽车产业化的关键。B电动汽车电池管理系统(BMS)是电动汽车中一个越来越重要的关键部分，近年来已经有了很大提高，但在采集数据的可靠性、SOC的估计精度、均衡技术和安全管理等方面都有待进一步改进和提高。所以，大部分企业在电动汽车研制中曾遭遇尴尬，车用动力电池不仅是制约电动汽车规模发展的技术瓶颈，而且是电动汽车价格居高不下的关键因素，其成本占整车成本的30%～50%。因此，动力BMS的性能对电动汽车使用成本、节能和安全性至关重要。 我国在这方面的研究还刚刚起步,即使美国等汽车工业发达国家的研制工作也不完善我国在“十五”期间设立电动汽车重大研究项目，积极推进BMS研究、开发和工程化应用，取得了一系列的成果和突破。在电动汽车领域，我国与发达国家的科技水平差距不是很大，决定电动汽车产业成熟度的关键因素是动力电池技术，目前中国企业在电

动力电池管理系统硬件设计电路图

动力电池管理系统硬件设计电路图 电动汽车是指全部或部分由电机驱动的汽车。目前主要有纯电动汽车、混合电动车和燃料电池汽车3种类型。电动汽车目前常用的动力来自于铅酸电池、锂电池、镍氢电池等。 锂电池具有高电池单体电压、高比能量和高能量密度，是当前比能量最高的电池。但正是因为锂电池的能量密度比较高，当发生误用或滥用时，将会引起安全事故。而电池管理系统能够解决这一问题。当电池处在充电过压或者是放电欠压的情况下，管理系统能够自动切断充放电回路，其电量均衡的功能能够保证单节电池的压差维持在一个很小的范围内。此外，还具有过温、过流、剩余电量估测等功能。本文所设计的就是一种基于单片机的电池管理系统。 1电池管理系统硬件构成 针对系统的硬件电路，可分为MCU模块、检测模块、均衡模块。 1.1MCU模块 MCU是系统控制的核心。本文采用的MCU是M68HC08系列的GZ16型号的单片机。该系列所有的MCU均采用增强型M68HC08中央处理器(CP08)。该单片机具有以下特性： (1)8MHz内部总线频率；(2)16KB的内置FLASH存储器；(3)2个16位定时器接口模块；(4)支持1MHz～8MHz晶振的时钟发生器；(5)增强型串行通信接口(ESCI)模块。 1.2检测模块 检测模块中将对电压检测、电流检测和温度检测模块分别进行介绍。 1.2.1电压检测模块 本系统中，单片机将对电池组的整体电压和单节电压进行检测。对于电池组整体电压的检测有2种方法：(1)采用专用的电压检测模块，如霍尔电压传感器；(2)采用精密电阻构建电阻分压电路。采用专用的电压检测模块成本较高，而且还需要特定的电源，过程比较复杂。所以采用分压的电路进行检测。10串锰酸锂电池组电压变化的范围是28V～42V。采用3.9M?赘和300k?赘的电阻进行分压，采集出来的电压信号的变化范围是2V～3V，所对应的AD 转换结果为409和*。 对于单体电池的检测，主要采用飞电容技术。飞电容技术的原理图如图1所示[2]，为电池组后4节的保护电路图，通过四通道的开关阵列可以将后4节电池的任意1节电池的电压采集到单片机中，单片机输出驱动信号，控制MOS管的导通和关断，从而对电池组的充电放电起到保护作用。

相变储能材料在电池热管理系统中的应用研究进展

相变储能材料在电池热管理系统中的应用研究进展 作者：张国庆， 张海燕， ZHANG Guoqing， ZHANG Haiyan 作者单位：广东工业大学材料与能源学院,广州,510006 刊名： 材料导报 英文刊名：MATERIALS REVIEW 年，卷(期)：2006,20(8) 被引用次数：9次 参考文献(25条) 1.陈清泉;孙逢春混合电动车辆基础 2001 2.Hallaj S A;Selman S R查看详情 2002 3.Hallaj S A;Selman S R查看详情 2000(09) 4.Siddique A Khateeba;Mohammed M Faridb查看详情 2004 5.Ahmad A P查看详情 2002 6.Kelly K;Zolot M;Mihalic M查看详情 2002 7.Siddique A Khateeba;Shabab Amiruddina查看详情 2005 8.查看详情 9.Ahmad A Pesaran;Andreas Vlahinos查看详情 2003 10.Hasnain S M查看详情[外文期刊] 1998 11.Morcos V H查看详情 1990 12.Sadasuke I;Naokatsu M查看详情 1991 13.Costa M;Buddhi D;Oliva A Superbase catalysis of oxazolidin-2-one ring formation from carbon dioxide and prop-2-yn-1-amines under homogeneous or heterogenous conditions[外文期刊] 1998(9) 14.Padmanabhan P V;Murthy M V查看详情 1986 15.Bauer C;Wirtz R查看详情 2000 16.Kamimoto M;Abe Y;Kanari K World Congress of Chemical Engineering 1986 17.Mehling H;Hiebler S;Ziegler F查看详情 1999 18.Fukai J;Morozumi Y;Hamada Y查看详情 2000 19.Py X;Olives S;Mauran S查看详情 2001 20.Fukai J;Kanou M;Kodama Y查看详情 2000 21.Fukai J;Hamada Y;Morozumi Y查看详情 2002 22.El-gafy A;Lafdi K;Morozumi Y查看详情 2004 23.Ahmad A Pesaran;Matthew Keyser查看详情 2001 24.Andrew Mills;Said Al-Hallaj查看详情 2005 25.Osama Mesalhy;Khalid Lafdi;Ahmed Elgafy查看详情 2005 本文读者也读过(7条) 1.车杜兰.周荣.乔维高电动汽车电池包散热加热设计[期刊论文]-北京汽车2010(1) 2.张国庆.马莉.张海燕.Zhang Guo-qing.Ma Li.Zhang Hai-yan HEV电池的产热行为及电池热管理技术[期刊论文]-广东工业大学学报2008,25(1)

光伏电池的原理及发展现状

光伏电池的原理及发展现状 众所周知，太阳能是一种用之不竭、储量巨大的清洁可再生能源，每天到地球表面的辐射能量相当于数亿万桶石油燃烧的能量，太阳能开发与利用逐步成府重点发展的战略。热能和光能利用是太阳能应用的两种重要形式。光伏发电是利用光伏电池的光伏效应将太阳光的光能直接转换为电能的一种可再生、无污染的发电方式，正在全球范围内迅猛发展，其不仅要替代部分化石能源，而且未来将成为世界能源供应的主体，是世界各国可再生能源发展的重点。本文阐述了太阳能光伏电池的原理，综述了国内外光伏发电技术的发展现状及发展趋势。 光伏电池的原理及发展现状1839 年，法国的Edmond Becquerel 发现了光伏效应，即光照能使半导体材料内部的电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流。光伏电池是基于半导体P- N 结接受太阳光照产生光伏效应，直接将光能转换成电能的能量转换器。1954 年，美国Bell 实验室的G．Pearson 等发明了单晶硅光伏电池，其原理如图1 所示。 图 1 中，太阳光照射到光伏电池表面，其吸收具有一定能量的光子，在内部产生处于非平衡状态的电子－空穴对;在P- N 结内建电场的作用下，电子、空穴分别被驱向N，P 区，从而在P- N 结附近形成与内建电场方向相反的光生电场;光生电场抵消P- N 结内建电场后的多余部分使P，N 区分别带正、负电，于是产生由N 区指向P 区的光生电动势; 当外接负载后，则有电流从P 区流出，经负载从N 区流入光伏电池。图2 为光伏电池等效电路，其中，Iph为与光伏电池面积、入射光辐照度成正比的光生电流（1 cm2硅光伏电池的Iph值为16 ～30 mA）;ID，Ish分别为P- N 结的正向电流、漏电流;串联电阻RS主要由电池体电阻、电极导体电阻等组成（RS一般＜1 ）;旁漏电阻Rsh 由硅片边缘不清洁或体内缺陷所致（Rsh一般为几k）;RL 为外接负载电阻，IL，UO 分别为光伏电池输出电压、电流;当负载开路（RL= ）时，UO即为开路电压Uoc，其与环境温度成反比、与电池面积无关（在100 mW/cm2的光谱辐照度下，硅光伏电池的Uoc一般为450 ～600 mV。与图2 对应的光伏电池解析模型，

电池管理系统国内外研究现状教学内容

电池管理系统国内外研究现状 国外电池管理系统研究现状 国外在电动汽车的发展与研究上，相对国内起步较早。在外国的高校与研究机构中，针对电池管理系统中的部分功能，如SOC、SOH的计算[16-20]进行了大量的研究，针对整个系统的研究还比较的少，BMS的研究主要集中在汽车相关企业中。特别是近年来一些大型汽车生产制造商以及汽车零配件供应商针对各类型的电池进行深入的研究与探索，对电动汽车及其动力电池做了大量具有针对性的试验，取得了一系列研究成果，并成功商业化生产了一系列BMS。这些企业针对电池建立了适应性很强的通用电池模型，以及针对各类型电池也建立了适用范围有限的复杂电池模型，促成了动力电池及其关键材料的进步并成功量产了满足电动汽车性能要求的动力电池，一些公司已经成功开发了适用于电动汽车的电池管理系统[21-22]。其中比较有代表性的电池管理系统有：来自德国的Mentzer Electronic GmbH和Werner Retzlaff为领导的团队开发的BADICHEQ系统；还有同样来自德国的B.Hauck设计的BATTMAN系统；日本丰田汽车生产的Pruis混合动力电动汽车上所使用的电池管理系统；以及近年来风靡全球的美国电池汽车制造商特斯拉纯电动汽车上所使用的电池管理系统。日本青森工业研究中心长期以来一直致力于BMS 的实际应用；美国Villanova 大学和US Nanocorp公司共同开发适用于各种电池类型的SOC 模糊逻辑预测。

国内电池管理系统研究现状 国内在电动汽车的起步相对国外较晚，但是发力更猛，目前，国内致力于电池管理系统研究工作的企业、研究所以及高校有很多，已经成功研发出一系列电池管理系统[23-28]。北京交通大学与惠州亿能电子合作开发的BMS成功的应用在08年奥运纯电动大巴上，哈尔滨工业大学和北京理工大学联合成立的哈尔滨冠拓公司研发的BMS被应用在一些国产电动汽车品牌上。但是由于许多关键技术的瓶颈还没有突破，使得已经装车运行的电池管理系统与整车以及所使用的电池之间匹配度不高，偶有新闻报道汽车行驶故障以及安全隐患，使得电动汽车在市场上的口碑不高，因此电池管理系统在国内还有很大的发展空间。下表归纳了国内电池管理系统在发展中所遇到的问题，以及在2020年应当得到改进与发展的突破点。 表1-2 电池管理系统的发展现状与发展规划 Table1-2 Current situation and development plan of battery management system 项目现状发展规划2015指标2020指标 电芯SOC估算不准确或难以 量产实现提高估算精度基于安时积 分算法的加 入各类修正 基于安时积分算法 的加入各类修正 电芯及Pack热管理无管理或简单 散热处理 提高电池的安全 性记忆延长电池 使用寿命 强制通风管 道结构及设 计，水冷 自然风，空调用于散 热以及散出热量的 再利用 充电策略两段式或三段 式充电策略提高电池使用寿 命，提高充电速 度 脉冲充电方 式或三段式 充电 研发可快充的新型 材料应用于动力电 池 电池模组内均衡被动式充电均 衡 延长续航里程被动式均衡主动均衡

电池管理系统BMS硬件技术要求书

BMS硬件技术要求 MA/SIR X.X.X 编制 审核 会签 批准

1. 产品技术要求 硬件选型要求 BMS 的主控单元微处理器必须满足如下的性能要求： 序号项目主板MCU性能要求 1 处理器类型16位汽车级芯片 2处理器总线时钟频率≥80MHz 3Internal RAM（随机读写存储器）≥64Kbyte 4Flash（存储器）≥1Mbyte 5EEPROM (电可擦除读写存储器)≥4Kbyte 电池管理系统关键元器件要求采用汽车级产品并满足汽车电子相应的测试标准。 环境要求 相对湿度15% ～90%RH； 海拔高度-100～5000m； 气压范围56.9～106.3kPa； 工作环境温度范围为－40℃～＋85℃。 序号项目主板MCU性能要求 1 相对湿度15% ～90%RH 2海拔高度-100～5000m 3气压范围56.9～106.3kPa 4工作环境温度－40℃～＋85℃ 电源管理要求 1.3.1 基本功能要求 N o. 序 Cont ents 目录 Description 描述 R&D Requirements 设计要求 Remar ks 说明

1.3.2 供电要求 1).BMS应支持6V-32V常火供电，工作模式下功耗（不含外部继电器）不超过 0.5A@12V，系统应用仅支持12V系统； 2).BMS应支持12V/24V（±15%）A+供电； 3).BMS应支持钥匙信号唤醒、VCU信号唤醒、A+信号唤醒、CC唤醒、预留定时唤醒、CAN唤醒，并预留1路硬线唤醒，内部应具备唤醒源识别功能；在无唤醒信号的情况下进入休眠模式，功耗要求不高于1mA。CC在线不充电状态系统进行低功耗模式，功耗要求不高于5mA。 4).在汽车启动电池出现馈电异常情况时，BMS内部供电电路应避免出现充电系统相关接口（A+或CP）向汽车启动电池补电而导致硬件损坏的风险； 5).在供电系统9V-16V范围内，BMS的所有功能模块应能正常工作； 6).在供电系统6V-9V范围内，BMS的对外通讯功能正常工作，能判断电源欠压状态； 7).在供电系统16V-32V范围内，BMS的对外通讯功能正常工作，且能正常检测充电连接信号和电源过压状态，12V系统应用时为保护外部高压继电器，在24V A+供电时BMS 应进入保护状态，严禁常火24V系统应用环境；

基于燃料电池的储能电池系统的热能管理研究进展

Advances in Energy and Power Engineering 电力与能源进展, 2016, 4(6), 195-204 Published Online December 2016 in Hans. https://www.wendangku.net/doc/551700742.html,/journal/aepe https://www.wendangku.net/doc/551700742.html,/10.12677/aepe.2016.46025 文章引用: 甘丽珍, 刘明周. 基于燃料电池的储能电池系统的热能管理研究进展[J]. 电力与能源进展, 2016, 4(6): Research Progress of Heat Management of Fuel Cell for Energy Storage Lizhen Gan *, Mingzhou Liu Department of Industrial Engineering, School of Mechanical Engineering, Hefei University of Technology, Hefei Anhui Received: Oct. 20th , 2016; accepted: Nov. 7th , 2016; published: Nov. 11th , 2016 Copyright ? 2016 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). https://www.wendangku.net/doc/551700742.html,/licenses/by/4.0/ Abstract Energy storage system is effective for current clean and renewable electricity utilization/storage. Reversible fuel cell system, as an efficient future energy conversion system, has been attracting a lot of attentions in the world. However, the reversible storage of clean electric energy based on fuel cell system also needs to meet the commercial requirements of 80% of the energy efficiency. This paper reviews the latest research progress in energy management of the fuel cell system, and the research direction of the energy management of high temperature fuel cell system is pre-sented. Keywords Clean Energy, Fuel Cells, Energy Management 基于燃料电池的储能电池系统的 热能管理研究进展 甘丽珍*，刘明周 合肥工业大学机械工程学院工业工程系，安徽 合肥 收稿日期：2016年10月20日；录用日期：2016年11月7日；发布日期：2016年11月11日 Open Access *通讯作者。