2022年2022年锂电池保护板测试报告 .pdf

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1、机械科学研究院北京机电研究所SBCM 蓄电池综合管理系统性能测试报告测试人员：李红林参加人员：李红林，史建军联系方式：北京理工大学电动车辆工程技术中心68914070-840, 日期：2003-6 目录第一节SBCM 蓄电池综合管理系统介绍第二节试验电池性能分析第三节锂离子电池组电压均衡系统原理第四节锂离子电池组充放电过程的安全保护功能（充电方面）第五节电池组电压均衡系统在工作过程中的能耗分析第六节电池组管理系统ECU 单元对电池SOC 的计算及其精度，同时为了消除累计误差，系统采取什么措施？第七节SBCM 蓄电池管理系统的热管理第八节试验测试结果a)50A恒流充电均压曲线b)20A恒流充电均

2、压曲线c)10A恒流充电均压曲线d)电池完整充电过程均压曲线e)恒流放电曲线第九节结论及建议名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 22 页 -机械科学研究院北京机电研究所SBCM 蓄电池综合管理系统性能测试报告第一节 SBCM蓄电池综合管理系统介绍SBCM 蓄电池综合管理系统组成(见图一)，主要由多功能蓄电池管理模块、安全充电模式的网络化充电装置、管理系统 ECU、PC 机的管理系统和高速CAN总线组成。图一：SBCM 蓄电池管理系统结构示意图蓄电池（多功能）管理模块SBCM 主要由自动均压功率部件（双向10A DC/DC 变换器）、自动均压控制部件在充电、放电和备用工

3、况下，当相邻电池电压差大于 20MV 时即可在嵌入模块内的微控制器和ECU 的控制下进行多种模式的自动均压。自动均压功率部件具有电池组跨电池能量迁移技术、低压差大电流充电技术，双向可逆充电技术、高内阻电池均压过程中高幅值端电压互移对自动均压工程的影响等关键技术问题。由于具有双向高强度（可跨电池）能量迁移技术的采用，有效解决了充电、放电过程中落后电池补偿问题。在（多功能）电池管理模块内，还集成了电压检测、温度检测、过压检测和通讯接口。通过通讯网络，将电池模块内的数据以500Kbit/秒的速度传输到高速CAN 总线。管理模块、ECU、充电装置和 PC机可共享高速 CAN 总线上的数据信息。由于自动

4、均压装置的能量迁移相对有限（每个电池回路小于10A），当充放电电流过大时，不可能完全实现能量平衡。在放电过程中，除电池会产生落后电池外，不会有其他不良影响。在充电过程中，当充电电流过大时，则可能不能通过能量迁移实现电压基本平衡。在充电后期，个别电池会出现充电电压超过电池允许电压的危险状态。为了有效防止因充电电流过大问题，将具有基于极端单体电池控制的安全充电模式功能的充电装置接入蓄电池管理系统高速CAN 总线上，充电机连续监听网络中的相关数据，当发现出现充电电流大于自动均压部件的能量迁移能力时，适时减小充电电流，使充电电流与系统内自动均压部件的能量迁移相适应，从而达到充电过程的安全。集成在网络内

5、的充电机还监听电池组端电压，电池的最高温度和最大温升，并根据相关规定适时调整充电电流。SBCM 蓄电池综合管理系统，在检测温度的同时，还适时提供温升状况。对于 NiMH 电池及时发现过大温升和减小温度失控具有重要意义。2 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 22 页 -机械科学研究院北京机电研究所SBCM 蓄电池综合管理系统性能测试报告ECU 是系统的数据处理和控制中枢，同时提供对外高速CAN 通讯接口。上位 PC机数据采集和管理专用软件界面如图二所示：图二主要技术参数单体电池电压通道数量：1512 电压检测分辨率：0.01V 电压检测范围：25.00V/Li+0.5

6、0 2.00/NiH 6.00 17.00V/MF 电压检测精度：15mV 单体电池温度通道数量：1512 分辨率：0.01检测范围：-3080温升检测分辨率：0.01温升检测范围：0.0212.7/分钟温升检测最短时间：6 秒温升检测最长时间：30秒电池组电压检测范围/分辨率：小于 500V/0.1V 充电电流检测/分辨率：小于 500A/0.1A 放电电流检测/分辨率：小于 500A/0.1A 通讯接口：CAN2.0B/500K PC机通讯：COM1 /CAN2.0B 500K-RS232 自动均压能量迁移电流：10A 控制方式：自动充电装置通讯接口：CAN2.0B 500K 额定充电电流

7、：小于 300A 额定输出电压：小于 460V 控制方式：基于极端单体电池的安全充电控制模式3 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 22 页 -机械科学研究院北京机电研究所SBCM 蓄电池综合管理系统性能测试报告第二节试验电池性能分析试验电池是雷天 200Ah/3.6V 锂离子电池 8 节串联，但是由于电池经过较长时间的使用，性能有明显下降。经过测试，容量大约为135Ah 左右，但是一致性较差，内阻较大。经过脉冲放电和脉冲充电测试电池组的电压和内阻曲线如图下所示。（试验过程只监视 6 块电池电压）带均衡系统测量（电池放完电10%SOC）充电过程整个循环过程充入的容量数

8、为7.5Ah，能量数为253Wh。所有的采集时间都为10 秒。其中 Bn 为内阻均值。从内阻曲线可以看出，电池组中电池的一致性很差，其中电池 B1 的性能最差，容量最低所以内阻也最大，而电池 B4 和 B6 地性能最好，内阻较低。其余电池B2、B3、B5 电池的一致性较好。4 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 22 页 -机械科学研究院北京机电研究所SBCM 蓄电池综合管理系统性能测试报告不带均衡系统（电池放完电20%SOC）整个过程充入的容量数为7.5Ah，能量数为 257.5Wh。数据采集时间为 10A 时为10 秒，20A 时为 1 秒。5 名师资料总结-精品

9、资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 22 页 -机械科学研究院北京机电研究所SBCM 蓄电池综合管理系统性能测试报告带均衡系统循环测量（放电过程）整个过程放出 64Ah 的容量和 1618.2Wh 的能量（8 块电池）试验程序如下：SET BEG DCH 50A 3min 10sec PAU 1min 10sec DCH 30A 3min 10sec PAU 1min 10sec DCH 20A 3min 10sec CYC 13*动态内阻的计算依据是：电池在电流变化期间（10 秒）的电压变化量除以电流变化量。执行13 个循环的原因是在循环过程中电池组的电压达到放电电压限24V。6 名

10、师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 22 页 -机械科学研究院北京机电研究所SBCM 蓄电池综合管理系统性能测试报告第三节锂离子电池组电压均衡系统原理自动能量迁移部件是管理模块的核心，也是管理系统均衡管理的关键。该部分主要由自动均衡控制电路和双向可逆DC/DC10A（或更大）低压变换器组成。在 ECU 的控制下，自动均压控制电路检测相邻单体电池电压差，压差超过20mV 后，自动启动双向可逆DC/DC 变换器，将电压较高的电池的能量迁移到电压较低的电池内。直到压差小于20mV 后，自动关闭均压系统。其中DC/DC变换器工作原理如图三：图三、双向可逆10A 低压 DC/DC

11、 变换器工作原理该电路由图四所示的升压变换器（A）和降压变换器（B）组成。图四、双向DC/DC 变换器原理图当 U电池2-U电池120mV 时，由开关管 Q2、二极管 D1 和电抗器 L1 组成的斩波降压 DC/DC 变换器将电池 1 和 2 串联后的电压向电池1 充电。当 U电池1-U电池220mV 时，由开关管 Q1、二极管 D2 和电抗器 L1 组成的升压 DC/DC 变换器将电池 1 的能量向电池 2 充电。7 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 22 页 -机械科学研究院北京机电研究所SBCM 蓄电池综合管理系统性能测试报告当|U电池1-U电池2|20mV

12、时，升降压电路全部关闭，双向DC/DC 停止工作。能量迁移型自动均衡技术与传统的限压型自动均衡技术相比，具有以下特点：第一、限压型均压电路工作模式是在充电过程中，当电池电压达到一确定值后，启动均压装置，（若均压分流能力大于充电电流）使电池电压稳定在整定点，电池组电压可十分精确和平衡。其缺点是在电压没有达到该点前，系统没有任何作用，在放电过程中也没有作用。而采用能量迁移型均衡系统，电池在充电和放电过程中，只要电压高于最低允许电压，装置即可自动启动，将电池电压高的电池单体电能迁移到电池电压低的电池单体内，直到相邻电池电压差小于20mV。采用这种模式的优点是：在放电过程中，若 1#电池电量为 100

13、AH，2#电池电量为 70AH，2#电池电压低于 1#电池，1#电池即自动向 2#电池迁移能量。其能量平衡如式1：式 1：AH1-Qx=AH2+?Qx 式中:AH1、AH2 分别是 1#、2#电池可用能量，Qx 是迁移能量数量，是能量迁移装置效率即：1#电池能量减去 1#电池迁移出的能量与2#电池加 1#电池迁移的能量乘以效率达到平衡后，自动停止能量迁移。从上述分析可以看出，若采用限压模式的均压系统，放电量最大为70AH，而采用本系统（迁移效率为80%），放电电量可用式2 表示：式 2：Ahf=AH2+（AH1-AH2）/2 =70+0.8?（100-70）/2=82AH 第二、能量迁移过程是

14、从开始充电即开始，对落后电池的补偿贯穿于整个充电过程，所以可大大缩短均衡充电时间。8 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页，共 22 页 -机械科学研究院北京机电研究所SBCM 蓄电池综合管理系统性能测试报告第四节锂离子电池组充电过程的安全保护功能（充电方面）能量迁移型均衡装置与限压型均衡装置相比，不具备最高电压锁定功能（在充电电流降到足够小时）。由于均衡、均压措施的均压能力都是有限的，在充电过程中，若不能有效确保充电电流在均压系统能力范围内，均压措施将失去作用。但是若在蓄电池管理系统内另加充电电流限制部件是不适宜的。有效的解决办法就是将与蓄电池管理系统通讯协议兼容的充电装

15、置集成在蓄电池管理系统内，根据蓄电池系统的状况，适时调整充电电流，以使均衡系统充分发挥其作用，保障蓄电池的安全充电。为此，SBCM 蓄电池综合管理系统将充电装置作为系统的一个单元，通过符合国家标准的通讯协议，与管理系统实时数据交换，完成充电电流与能量迁移的最佳匹配。保护极端单体电池的安全充电，以实现锂电池组的安全充电和均衡充电。9 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 9 页，共 22 页 -机械科学研究院北京机电研究所SBCM 蓄电池综合管理系统性能测试报告第五节电池组电压均衡系统在工作过程中的能耗分析能量迁移型均衡装置的能耗，在充电过程、放电过程、待机过程中具有不同特点。充电过

16、程的能量迁移能耗可以用图五的模型进行表述：图五 充电过程中相邻电池能量迁移模型图中的第一个电池的充电接受能力为Ija，第二个电池接受能力为Ijb，充电电流为 Ic。充电电流平衡式可描述为：第一个电池的充电电流为：Ija=Ic-Iq （Iq 为迁移出的电流）；第二个电池的充电电流为：Ijb+Im=Ic+?Iq（Im 为迁移进的电流）；充电过程中跨电池能量迁移模型可用图六描述：图六 充电过程中跨电池电池能量迁移模型图中由第一个电池经过第二个电池向第三个电池进行能量迁移。与图 9-A 的区别在于增加了效率损耗：第三个电池的充电电流为：Ijc+Im=Ic+?Iq 若电池组中最小容量电池为Qx，电池个数

17、为 N，总容量为 Qz，则：若无能量迁移，充电过程中耗能为：10 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 10 页，共 22 页 -机械科学研究院北京机电研究所SBCM 蓄电池综合管理系统性能测试报告Q=s?N?Qx 有能量迁移时，充电过程中能耗为：Q=s?（QZ+?Qq）式中：Q 为总能耗，s 为充电设备效率，Qq 为能量迁移总和，为能量迁移总效率。上述分析说明，在充电过程中，能量迁移可以输入更多的能量，但也同时存在效率损失，特别是跨电池数量较多时，可能使总效率下降到几乎使能量迁移失去增加能量的程度。放电过程的能耗与充电状态类似，不难得出以下结论：若电池组中最小容量电池为Qf，电池

18、个数为 N，总容量为 Qz，则：若无能量迁移，放电过程中提供能量为：Qf=b?N?Qx-有能量迁移时，放电过程中提供能量为：Qf=b?（QZ+?Qq）式中：Qf 为总提供能量，b 为电池组效率，Qq 为能量迁移总和，为能量迁移总效率。上述分析说明，在放电过程中，能量迁移可以输出更多的能量，但也同时存在效率损失，特别是跨电池数量较多时，可能使总效率下降到几乎使能量迁移失去增加能量的程度。（参考第八节系统试验性能比较分析）11 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 11 页，共 22 页 -机械科学研究院北京机电研究所SBCM 蓄电池综合管理系统性能测试报告第六节电池组管理系统ECU

19、单元对电池SOC 的计算及其精度，同时为了消除累计误差，系统采取什么措施？ECU是蓄电池管理系统的数据处理和控制中心，其结构见图七。图七、蓄电池 ECU结构示意图ECU主要由具有高抗干扰能力、集成度达到SOC级的高速低价位单片机、电池组端电压检测采样通道、电池组充电电流采样通道、电池组放电电流采样通道、高速 CAN 通讯接口、输入输出接口等组成。CAN总线接口、电压、电流采样通道和输入输出端口都具备1500V 光电隔离功能。ECU还集成了可进行蓄电池管理系统数据处理、电量计算、质量评估、系统故障诊断和电池热管理的微型专家系统。由于影响电动车用电池系统S.O.C 的因素复杂多变，采用企求完美的建

20、模方式，从科学研究和探索考量，具有一定的学术价值，但对于电动车实际工程应用条件考量，却不一定是最佳途径。因此，S.O.C 采用了可覆盖 99%以上的双向分别连续积分采样的安时法并结合综合参数自动修正的工作方式，其精度完全满足电动车辆使用要求。电压采样和电流采样，采用性价比极高的，在低速采样环境中具有突出优12 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 12 页，共 22 页 -机械科学研究院北京机电研究所SBCM 蓄电池综合管理系统性能测试报告势的 V/F 低速积分采样电路。与外部通讯的高速CAN接口采用了独立的CPU，以适应复杂的外部通讯协议。可以实现间隔5mS、10mS、20mS、

21、50mS等多种特定要求的通讯调试。在每次同步采样后，每个电池平均有7 个字节，总数达到 3600多个字节的数据流量，若不能有效解决数据阻塞，数据传输的可靠性将产生严重后果。在蓄电池管理系统内部通讯协议中，有效解决了 1-512 个电池单体的同步采样和通讯阻塞问题。13 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 13 页，共 22 页 -机械科学研究院北京机电研究所SBCM 蓄电池综合管理系统性能测试报告第七节试验测试结果7.1 50A恒流充电均压50A 恒流充电过程均衡曲线图从电池的电压曲线看，电池在大电流情况下的均压效果不是非常的明显，数据采集过程中电压曲线的波动可以看出相邻电池之间

22、电压的动态变化过程。14 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 14 页，共 22 页 -机械科学研究院北京机电研究所SBCM 蓄电池综合管理系统性能测试报告7.2 20A和 10A 交替恒流充电均压曲线从循环曲线可以看出，SBCM 均压模块在小电流充电过程中具有很好的均压性能，但在 20A 时均压模块的均压效果不是很好，分析原因是均压模块的工作电流恒定在 10A，所以很难保证电压较高的电池电压不上升，尽管电压较低的电池的充电电流较大，电压上升较快，但是在整个充电过程中，很难避免电压较高的电池不发生过充。15 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 15 页，共 22 页

23、 -机械科学研究院北京机电研究所SBCM 蓄电池综合管理系统性能测试报告7.3 10A恒流充电均压曲线从均衡电压曲线可以看出，电池组以10A 充电时，在 SBCM 均压部件的能量转移情况下，电池组单体电池的电压差可以保持在很小的范围内。由于电池组中B1 电池的性能和容量很差，所以电压在充电的情况下，电压会超过电压限。但是从曲线的变化趋势可以看出，如果对匹配好的电池组（误差保持在10以内）充电并在 SBCM 均压功率部件的作用下，电池组单体电压间的差别将不会随着使用时间而变大，相反，在均压部件的作用下，将会保持在一定的范围内，也就是说 SBCM 可以延长电池组的使用寿命。16 名师资料总结-精品

24、资料欢迎下载-名师精心整理-第 16 页，共 22 页 -机械科学研究院北京机电研究所SBCM 蓄电池综合管理系统性能测试报告7.4 电池完整充电过程均压曲线电池组充电电压电流曲线相邻电池充电过程中电压比较曲线图从曲线可以看出，由于电池的容量退化较大，所以导致电池组的充电恒流时间减小，而恒压时间增加。为了使电池组能充满，采取的措施是适当提高充电电压，为 35.2V，平均单体电压可达4.4V。当充入一定量后，电池的活性增加，然后适当减小充电电压，为34.8V，所以导致曲线图中电池的电流和电压有一个小的跳变。整个充电时间为6.65 小时，电流减小到6.5A。相邻电池电压比较图中，由于一共有 6 个

25、电池，所以进行了 6 组比较。从图中看出，B1、B2、B3、B4、B5、B6 代表单体电压，B12、B23、B34、B45、B56代表相邻电池间的电池单体均压值，如果电池单体电压和均压值的差大于17 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 17 页，共 22 页 -机械科学研究院北京机电研究所SBCM 蓄电池综合管理系统性能测试报告20mV，那么相邻电池间没有实现电压的均衡；如果差值在20mV 内，说明电池间的电压实现均衡。分析如下：Bjun=(B1+B2+B3+B4+B5+B6)/6 Deltv1=abs(B1-B2)Deltv2=abs(B2-B3)Deltv3=abs(B3-B

26、4)Deltv4=abs(B4-B5)Deltv5=abs(B5-B6)B12=Bjun+Deltv1/2 B23=Bjun+Deltv2/2 B34=Bjun+Deltv3/2 B45=Bjun+Deltv4/2 B56=Bjun+Deltv5/2 从曲线可以看出，尽管电池单体电压没有完全满足要求，但是从总体趋势上看，相邻电池间的电压差逐渐减小。随着充电过程的进行，电池的电压会趋于一致。图中由于电池单体B1 和其它电池间的差别较大，所以很难保证电池管理系统SBCM 具有非常好的均衡效果。由于SBCM 均压功率部件在整个充电过程中都有均衡功能，所以对性能差电池单体的充电压力将会减小，而加大性能

27、较好电池单体的充电，从而保证电池组在工作过程中具有良好的一致性，从理论上说，SBCM 均压功率部件可以延长电池组的使用寿命，但还需通过试验进一步的验证。7.5 10A充电中关闭和开启自动均衡系统的电池电压对比10A充电自动能量迁移启动和关闭对比3.83.944.14.24.3电池编号电池电压系列1系列2系列14.04.04.04.04.04.04.04系列24.24.04.03.94.14.14.23.912345678系列 1：开启自动均衡系统系列 2：关闭自动均衡系统可以看出，开启自动均衡系统后，10A 充电时，平均电压为4.02V，偏差为0.01V/-0.02V，而关闭自动均衡系统后,平

28、均电压为 4.10V,偏差为 0.13V/-0.12V，其效果比较明显。18 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 18 页，共 22 页 -机械科学研究院北京机电研究所SBCM 蓄电池综合管理系统性能测试报告7.6 50A、30A、20A 恒流放电曲线从放电曲线可以看出，SBCM 均压功率部件在放电过程中所能实现的均衡效果是很有限的，尤其是在大电流放电的情况下，情况更差，如图中电流等于50A 时的情况；如果放电电流减小，那么SBCM 的均衡效果会有所改善，但是由于均压部件工作时需要消耗电池的能量，从节约电池能量角度出发，SBCM 的放电均衡功能还不如改变为放电保护功能，这样仅需要

29、保护单体电池不会发生过放电即可（可作为参考）。一种解决的方法就是当电池均压模块发现某一块电池达到过放点时，发送信息给SBCM 系统的 ECU 单元，然后 ECU 单元通过总线发出信19 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 19 页，共 22 页 -机械科学研究院北京机电研究所SBCM 蓄电池综合管理系统性能测试报告息给车辆综合控制器/多能源控制器减小车辆速度或者加速强度，同时通知车载显示系统显示电池组电量过低信号，需要充电。这样可以保证SBCM 均压部件在工作时不消耗电池的能量，同时可以很好的实现电池组的保护，提高系统的工作效率。第八节加 SBCM 和不加 SBCM 情况下电池组

30、充放电性能的比较充放电测试程序：Step Label Procedure Nominal ValueLimit Action Registration1 SET STANDARD 2 PAU 30sec 2sec 3 CHA 35.2V 50A 10A 2sec 4 PAU 1min 0.02V 5 STO Step Label Procedure Nominal ValueLimit Action Registration1 SET STANDARD 2 PAU 30sec 2sec 3 DCH 66.7A 24 V 2sec 4 PAU 1min 0.02V 5 STO 参量 NO SMC

31、B SMCB 充电时间（h）4.66 4.275 充电容量（Ah）140.25 135.1 充电能量（Wh）4928.42 4695.78 充电停止电流（A）10 12 放电时间（h）2.1 2.01 放电容量（Ah）139.59 133.9 放电能量（Wh）3584.98 3413.37 放电中止电压（V）24 24 容量效率 99.6 99.1能量效率 72.7 72.7充电平均电压（V）35.14 34.76 放电平均电压（V）25.68 25.49 由于两种测试过程的条件不同，所以很难从简单的数据上进行对比。为了评价电池组在两种情况下的充电和放电下的效率可作如下分析：充电过程中，把增加

32、电池组管理系统时的测试作一个等效，假设充电时间相同，都为 4.66h，那么时间差为 0.385h，在这段时间中，电流从 12A 减小到 10A，电压维持为 35.2V，可假设电流的平均值为11A，由此可得时间差内充入的容量20 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 20 页，共 22 页 -机械科学研究院北京机电研究所SBCM 蓄电池综合管理系统性能测试报告为 4.235Ah，能量为 149.072Wh。所以等效后充入的容量数为139.335Ah，能量数为 4844.85Wh。两者的容量数相差不大，而能量数相差83.57Wh。（能量到哪里去了呢？）分析原因可知，多余的能量被电池管理

33、均衡模块消耗，由此可基本推得管理模块的能耗为17.93Wh/h，单个模块的能耗为2.242Wh/h。对于放电过程，由于都采用 66.7A 的恒定电流放电，所以可以使用放电过程中电池组的平均电压来评价。对于未增加电池管理系统的放电过程来说，3584.9825.33766.7*2.1V=V，当增加电池管理系统后放电过程的电压平均值为：3413.3725.4666.7*2.01V=25.337*2.01*66.73396.9=*2.01V。为了进行比较，把未增加电池管理系统时的数据进行等 效（考 虑 减 小 误 差），在 2.01h 的 放 电 时 间 中，所 放 出 的 能 量 就 为Wh。由此可

34、得加电池管理系统后电池组所放出的能量数增加了 16.47Wh，电池组的平均电压增加，但是由于模块在放电过程中需要消耗能量大约为17.93，所以从对电池系统的利用来说，只会加快电池的容量衰退，可以做如下假设一电动大客车有324 块电池，每天充电加车辆运行时间大约为 10h，那么模块总的能量消耗为36.04Wh=2.242*324*107264.08Wh=，如果放电时间为 4 个小时，那么放电能量消耗为2905.63Wh。如果按照 0.8kWh/km的运行效率计算的话，电池管理系统消耗的能量可保证车辆运行大约4 公里左右。但是从对电池组中性能较差电池单体的保护来说，由于均压系统可以减小其放电压力，

35、从而提高电池组的放电时间，可延长电池组的使用寿命。第九节 SBCM蓄电池管理系统的热管理SBCM 蓄电池管理系统从以下几个方面来解决电池的热管理问题：根据电池类型的不同可以选择不同型式的管理配置，VT 版为每个电池单体提供一个电压通道和温度通道，主要用于对电压和温度管理要求严格的蓄电池组。温度和电压管理到每个电池单体；VVT 版为每个电池单体提供一个电压通道，每个电池模块提供一个温度通道，主要用于对电压管理要求严格的蓄电池组。电压管理到每个电池单体，温度管理到每个电池模块，如锂离子电池组；TTV版为每个电池单体提供一个温度通道，每个电池模块提供一个电压通道，主要用于温度管理要求严格的蓄电池组。

36、温度管理到每个电池单体，电压管理到每个电池模块，如 NiMH 电池。管理系统在 ECU 和每个电池模块都设置了通风散热装置开关。根据需要，可以由电池模块自行管理模块温度，或由ECU 统一管理通风散热装置。SBCM 蓄电池管理系统提供两个热管理控制参数：第一个是温升参数。各电池模块监测本模块最大温升，ECU 监测电池组最大温升。若温升大于规定值，散热通风系统自动打开。目前温升检测范围是21 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 21 页，共 22 页 -机械科学研究院北京机电研究所SBCM 蓄电池综合管理系统性能测试报告0.1 12.7/分钟。第二个是温度参数。各电池模块监测本模块最

37、高温度，ECU 监测电池组最高温度。若温度大于规定值，散热通风系统自动打开。目前温度检测范围是50 125。温度和温升参数更新时间为6 秒，也可根据使用要求重新设定。第十节结论及建议蓄电池管理系统是保证电池组高性能、安全工作的关键部件；机电所SBCM蓄电池管理系统一改过去的集中式管理方案为网络管理方案，充分利用现场总线的优点来实现电池单体之间状态信息的交换，利用跨电池能量转移型的均压功率部件来保证电池组一致性，延长电池的使用寿命。把电池单体均压模块、数据采集模块、热管理模块和充电系统集成为一体，真正实现了电池的管理是以电池为核心的思想，电池单体的充电过程受电池的状态信息自动控制，无需人为的设定

38、，大大的提高了电池组单体充电过程的安全性。由于目前整个系统还处于完善阶段，系统通讯协议的可靠性、电池的热管理性能以及元件在较高温度下长时间工作的可靠性还有待进一步测试。从测试结果看，SBCM 在 20A 以下的均衡效果很明显，但在大电流情况下，电池单体电压没有明显的趋于一致，也就是说如果电池组的一致性很差，那么SBCM 很难保证电池不发生过充，尽管可以通过发送信息来给充电机减小充电电流已保护电池过充，但是这样会延长充电时间，如试验所使用的电池组中，由于电池单体B1 的容量和其它电池相差很大，内阻偏大，所以很难保证SBCM 电压均衡功率部件具有很好的均衡效果，从试验的测试过程看，如果电池的容量误

39、差保证在10以内，那么 SBCM 可以保证电池组电池单体在充电过程中的一致性维持在一定水平，也不会延长充电时间。如果电池组的容量一致性超过这个范围，那么SBCM 很难发挥很好的性能，会大大延长充电时间，这个时候最好是更换电池。关于SBCM 的放电均衡方面，从理论的分析可知，SBCM 的均衡可以减小性能较差电池的放电压力，并可以保证电池组放出较多的能量（参见性能对比一节），从而起到保护电池和一致性的效果，但是由于 SBCM 均衡功率部件在均衡工作过程中需要消耗电池组的能量，从而也加块了电池组的性能退化，对于纯电动车辆动力源（电池组）来说，减小系统部件的能量消耗是至关重要的，这样可以延长车辆的续驶

40、里程，降低车辆动力源的重量，从而提高车辆运行的效率。从试验的初步分析可知，SBCM 均压功率部件在工作过程中消耗的能量大约可以延长车辆4 公里的续驶里程，所以很有必要考虑 SBCM 的放电均衡功能。但是由于SBCM 可以减小性能较差电池的工作压力，从而延长电池组的使用寿命，所以很难评价出SBCM 的放电均压功能对电动车辆动力源的影响，很有必要对新的电池组安装SBCM 管理系统做近一步的评估，以最终作出评价。在测试评价过程中发现电池的温度变化直接影响到SBCM 的工作可靠性，锂离子电池的工作温度很可能会达到60 度左右，而此时系统的工作很可能会受到影响，所以对电池组工作时进行温度调节很有必要。22 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 22 页，共 22 页 -