【正文】 的變量，指電池的單體電壓 同他的電流之比值 ，表示的是電池反抗交流電的一種能力，可以 通過 交流阻抗儀器去測量它的電阻值 ，溫度對交流阻抗的影響很大。 在 Ah 計量法 中會遇到的 問題： 量取的 電流值 誤差大不精確 ，會導致 SOC的 計算 值 出現(xiàn) 偏差 ，而且 誤差 會 隨 著不停地積累 使 誤差變得 越來越大，電流波動較大 和溫 度特高的 狀態(tài)下 都會使 誤差 變得 很大 很大， 可以利用 高性能電流傳感器實現(xiàn)電流測量， 不過這種方法花錢要多一些 ，通過大量 的 實驗 數(shù)據測量電池的充電 的 效率， 這樣就可以找出電池有關它的充 電效率的 實用 公式。 容量預測（ SOC） 計算電池 的 荷電狀態(tài)是電池管理系統(tǒng) 一大 重 點和 難 點，由于電池的工作環(huán)境比較難預測，電動車的工作過程 又 是一個 變化很多 的過程，電池的自身狀態(tài)同時還要受到它的壽命 影響，現(xiàn)在有很 多關于 SOC 的估算方法，下文介紹幾種方法。 (3)終止 在用均 衡 充充電時 的 時間要把握好，不能太長 （浪費電能） 也不能太短 （達不到這樣做的目的） ， 而且這樣對電池的損害也是很大的 。 (1)啟動 在電池的不一致顯現(xiàn)出來的數(shù)據，經檢驗我們可以從兩個方面來決定要不要 啟動這種充電模式，第一個是電池組將要充滿電的時候根據各單體電壓之間的差距來判斷是否需要 均充，第二個是在充滿電的時候電池的電壓和電流是不是都達到規(guī)定值。 因為本電池管理系統(tǒng)中要串聯(lián)很多電池（３８４節(jié)） ， 所以這么多的電池之間出現(xiàn)不一致的現(xiàn)象很容易出現(xiàn)，因此在給這么多的電池串聯(lián)充電的時候要考慮到均衡 ， 這對電池的充電特別重要，關系到電池的壽命和安全狀態(tài) 。 所以，智能充電系統(tǒng)在初期根據電池組狀態(tài)確定是否需要涓流充電；在快速充電上采用多階段恒流充電與脈沖充電相結合的充電方法，通過負脈沖反向放電，并在快速充電過程中短時間的停止充電，從而防止電池組出現(xiàn)過充，并能夠消除或減少極化現(xiàn)象，這與馬斯三定律是符合的；在充電后期采用定電壓對電池組迸行補足充電直至電池組電量達到額定電量。 因此，我們制定了多段段恒流充電與脈沖放電相結合的充電策略，如圖 3． 8所示。 電池極化是困擾 著 電池 地 快速充電的 一大難題 ， 鎳氫 電池充電 如果 時間過長，會 產生 充電 的 監(jiān)測 很慢 ， 而且會損耗很多電 ，電池內部 如果發(fā)生 極化 的問題 ，就會把電池的壽命嚴重折損 ， 既不安全又浪費了電池，給環(huán)境帶來大的污染，同時這樣也違背了 智能充電 相關標準 。 3． 4智能 系統(tǒng) 充電方法 智能系統(tǒng) 充電 的特點是它的充電速度非?？?， 它的研究重點是怎么樣才能使電池在最少的時間內快速穩(wěn)定地恢復 。 3． 3． 3電壓控制 在可接受的恒值電流充電階段電池的電壓，在超過這個預先設定好的電壓值之后，在電池管理系統(tǒng)程序的 控制 管理下 電壓超過之后，在 DSP主控制芯片作用下關閉外部充電設備結束這一階段的充電 。 3． 3． 2溫度控制 在可接受的恒值電流充電階段電池的內部溫度會升高，在升高到程序里預先設定好的 數(shù)據 時，程序就會控制外部設備的開關，將其關閉以 作 保護處理，在起始充電階段采用溫度的數(shù)據控制能夠是 可以 和所有階段停止的時候的相關控制聯(lián)系的，但是它的準確度和延遲的性質會導致電池過度 的 充電，所以不能僅僅把溫度作為控制的量 。 所以在 控制 充電的 時 候要準確利用 電壓 、時間 、電流 和 溫度 等各項數(shù)據 ， 根據這些數(shù)據做 出合適的充電策略，將各個充電階段有效合理的組合起來，下面是幾種 常用的控制方法 。 如果電池的充好進去的電量接近 85％左右時，這個時候就要切換一下充電方法，把電池從迅速的充電狀態(tài)切換到恒值電壓補充能量的階段，需要提醒的是再給電池充電的時候，要控制好充電流程，設計好充電過程中需要的設計數(shù)據，特別是在這個分階段充電電流一定的時候，如果說在這一階段相 關 充電 數(shù)據超過預先設定的數(shù)據后，就要設計好程序去做出相應的控制處理好發(fā)生的變動， 關閉充電儀器的電源，間隔一段時間讓電池恢復到正常狀態(tài)后再繼續(xù)進行充電的后續(xù)階段 。 3快速充電控制技術 通常情況下鎳氫電池要經過這么幾個充電階段 ， 首先在電流值比較小的情況下給電池然后再跳到比較大的電流 在最短時間內補充能量 ． 最后再在恒值電壓條件下將電池內剩余容量補充滿 。 恒值電壓充電的時候 因為是電壓不變的情況所以就會有電池依據一定的曲線減小，這種充電模式符合我們正常充電方法，而且還有利于電池的健康狀態(tài)，利于延長電池的壽命，同時也順應了自然規(guī)律，在健康狀態(tài)下一定的時間內給電池補充最多的電量 。這種充電模式與上一種模式區(qū)別在于起始充電的時候恒值電流變成了恒值電壓 。變電流間歇充電法電流電壓曲線如圖。 在最后的充電階段選擇 恒壓的方法給電池供給能量 ， 在電池的電量過度充滿后 ， 把它的狀態(tài)最大限度的回到狀態(tài)經過間斷式充電，在休息時間內它內部的產生的氣體反應而消耗掉，從而解決了氣體在其內部過度積攢而導致壓強增大的問題，這樣也同時保護了電池健康狀態(tài)，延長了電池的使用壽命 。 it0T (2) 間歇變電流 充電法 該充電方法利用的是將脈沖 階段 與恒流充電 階段 相結合的 一種 方法 ， 它的充電方法是將一段間隔恒值電流段變換成限制電壓段 變化電流值 。 這種充電方法使電池的充電更加合理電池有足夠的時間發(fā)生內部的化學反應 ， 內部氣體產生量大大減少 ， 同時也增大了電池對電流的認可度 。 (1)脈沖充電法 脈沖充電方式 利用的是電池隔一段時間脈沖電流充電隔一段時間停止的充電方法 ， 就這樣不停地 循環(huán)，如圖 3． 5所示。 分階段充電方法能夠把排氣量將之至低狀態(tài) ， 由于它是 快速充電， 所以該法的使用會有一些限制 。 三階段充電法 是充電過程中有三個階段充電，第一階段和第三階段充電電流恒定 ， 第二段采用的是 用恒 定 電壓 值 充電，如圖 3． 4所示。 起始階段 ，電流 值保持不變對電池進行 充電 一直充電到設定好 的電壓值， 過了此階段后換成以 恒 定 電壓 值充完電池內剩下的空間 。 一般比較多用的 充電方法有 是 二階 跟 三階段充電 的方 法。 為給 蓄電 池組 在 放電過程結束后給 它內部的 化學物質一個恢復過程， 這個時候需要 以 某種中程度上相對來說較 小的電流 來給電池 充電， 在它的 端電壓 增達到某一數(shù)值后 ，然后用恒壓恒流充電方 法采用 大電流 來給電池 充電， 即為 涓流充電。橫流階段是把 限流值為恒值的充電方式，因此也稱作恒壓限流充電，如圖所示。恒流充電法控制 起來很 簡單，因為電池的接受能力 會因為 充電過程的 繼續(xù) 會 慢慢減小的 ，等到了充電 快要結束的時候， 充電電流 的主要用處變成了 電解水 ，會出現(xiàn)很多氣泡 ，影響電池使用狀態(tài)和壽命， 所以一般選 階段充電 的方 法。電化學過程與 電池的 電流之間由電動勢變 動 所反映的 絕非僅有 線性關系，所以 只 根據線性關系來研究 并不太 合適 。該充電法把電流與 電動勢 相關到 了起來，但是電池 的 電動勢是電池 里面的 物理和化學 變化 的反映，所以 該 方法 用來 充電是 非常好的，于電池 恒流充電來說 會 有更多的優(yōu)點。 在 剛開始給 電池 充電 的時候 電動勢 是很 低 的，而電池的 電流會 很大，電動勢隨著充電 的 繼續(xù) 進行會 升高 ，于是 充電電流會 減小 ，最后充電 就停 止 了 。 以下是 幾種 比較安全有效的 充電方式。同時必須保證所選用的充電方式是經濟可靠的。 ② 環(huán)境溫度 鎳氫電池的充電接受能力在 1030℃附近達到最高值，隨著溫度的降低在 10℃以下電池的充電接受能力逐漸降低；在 30℃以上電池的充電接受能力隨著溫度的上升逐漸降低， 40℃以后電池的充電接受能力迅速降低。 （ 1） 影響鎳氫電池充電接受能力的因素 鎳氫電池的充電接受能力就是指電池的充電效率，是指電池充電電量中用于電池反應的電量的比例，影響鎳氫電池充電接受能力的主要條件是電池充電倍率和環(huán)境的溫度。 電池充電特性 充電是使放電電池恢復到初始容量的步驟。 隨著燃料電池汽車的研制開發(fā)和混合動力汽車的產業(yè)化，近幾年來鎳氫電池得到了很普遍的關注，伴隨著鎳氫電池技術的發(fā)展，它的功率密度、能量密度、快速充電能力和循環(huán)壽命都會得到很大幅度的提高 ，進而價格也會降低。 鎳氫電池優(yōu)點有：功率密度和能量密度均高于鉛酸電池和 鎳鎘 電池，在電動車用電池中循環(huán)使用壽命是最高的，深度放電性能和快速充電性能好，沒有重金屬污染，充放電效率很高。能量密度為 55～ 70Wh/kg。進入 90年代后伴隨著電動汽車尤其是混合動力汽車研究的需要高能量動力電池成為鎳氫電池迅速發(fā)展的方向。荷蘭 Philips 公司于 20世紀 70年代左右成功運用 LaNi5 儲氫合金開發(fā)了鎳氫電池，可是因為衰減太快所以進展緩慢。 SOH 反映電池的預期壽命是一個相對量， SOH= MNCC ， NC 指蓄電池標稱容量， MC 指蓄電池預測容量。 電池壽命為電池充放電的循環(huán)次數(shù)或者是使用年限。 流過電池內部的電流受到阻力電壓會降低，這個阻力就是電池內阻。 率 自放電率是指電池在在沒有負荷條件下存放時間內電池容量損失的速度，用單位時間內下降的電池容量百分數(shù)表示。 （ 1） 電流率：指電池以某種電流強度放電量是額定容量的倍數(shù)。 （ 5）荷電狀態(tài)：反映電池容量指一定放電倍率下電池剩余電量與額定容量在相同條件下的比值。 （ 3）額定容量：電池按照一定標準在放電條件下放出的最低限度容量。 （ 1）實際容量：一定條件下電池輸出的能量，放電時間與放電電 流的乘積。 （ 3）能量密度：電池組的每單位體積輸出的能量，單位是 Wh? /L 。 （ 1）實際能量：是指電池在一定的條件下放出來的能量，等于電池的 平均電壓與實際容量的乘積。 （ 3）開路電壓：開路時電池兩端的電壓，跟電池兩端的電動勢近似相等。 蓄電池的主要性能指標 （ 1）電動勢：指電池正負極之間的電位差 E。 電池管理系統(tǒng)是 一個監(jiān)控系統(tǒng)，所以在研制它之前首先要對監(jiān)控的對象非常熟悉。 2 電池管理系統(tǒng)設計 與動力電池相關的管理控制設備稱為 —— 電池管理系統(tǒng)（ BMS），作為一個整 體在電動汽車中發(fā)揮作用。 電動汽車動力電池一般有多個單體電池串聯(lián) 組成一個電池模塊，加上微控制器為核心的電池管理系統(tǒng)組成一個車用電池組。系統(tǒng)監(jiān)測所有電池的電壓，溫度等工作狀態(tài)，根據用戶選定的充電模式發(fā)出充電電流和電壓的指令給充電樁，系統(tǒng)通過 CAN 總線與充電樁通信，具有過壓、過溫保護功能，要求設計相應的充電管理硬件及軟件完成相應的功能。系統(tǒng) 裝置可以監(jiān)控 電池的運行狀態(tài) 、 估量電池的 剩余電量、 對使用過程中出現(xiàn)的 故障 進行 早期 的診斷和 充電。 BCU 實時監(jiān)測電池工作狀態(tài)，向各子程序系統(tǒng)發(fā)送正確的指令以使動力電池正常工作。 （ 2）韓國大宇公司 DEV55電動汽車用電池管理系統(tǒng) 該電池管理系統(tǒng)的主要功能有：數(shù)據采集、優(yōu)化充電、 SOC 估計與顯示、安全管理、能量管理、電池管理和故障診斷功能?？傮w控制方案中， 采用 CAN總線模式，微處理單元采用西門子公司的 Microcontroller80C167CR。 狀 態(tài) 計 算 和能 量 管 理數(shù) 據采 集接口繼 電 器 安 全 管 理熱 管 理 電池組均衡電路B M S充 電 負 載 放 電功 率 流信 號 流 人 機 接 口通 信 功 能溫 度 控 制電 壓電 流溫 度 下面介紹幾種典型的電池管理系統(tǒng)。一般采用 CAN 現(xiàn)場總線技術實現(xiàn)相互間 的信息通訊。 管理系統(tǒng)（ BMS）主要有以下幾部分組成：數(shù)據采集單元（采集模塊）、中央處理單元（主控模塊）、顯示單元、均衡單元檢測部件（電流傳感器、電壓傳感器、溫度傳感器、漏電檢測）、控制部件（熔斷裝置、繼電器）等組成。 在電動車動力系統(tǒng)中，電池監(jiān)控主要指的是被動的監(jiān)測和評估電池的狀態(tài)，但是電池管理包括處理數(shù)據并且預測電池將來的表現(xiàn)，甚至是主動干預和控制電池的充放電電流和電壓，控制充電條件和電池工作溫度等。系統(tǒng)計算此時充電機應當采取何種充電方式給電池充電 才能達到給點吃充足，性能好的電池不能過充，而性能差的電池又能充足，保證整車能量的供應。 （ 7）人機接口 設置顯示和控制按鍵、旋鈕等來輸入指令給 BMS 。 （ 6）通信功能 電池管理系統(tǒng)與車載設備設備的通信是 BMS 的重要功能之一，根據實際的應用需要，可以采用不同的通信接口進行數(shù)據交換，如： PWM 信號、模擬信號、 CAN 總線或 I178。 （ 5）熱量管理 電池的熱量管理對于大功率放電和高溫條件下使用的電池非常關鍵。 （ 3）能量管理 在能量管理中，電壓、溫度、電流、 SOC、 SOH 等作為輸入完成 這些功能，控制充電過程，用 SOC， SOH 和溫度限制電源系統(tǒng)輸入、輸出功率。 （ 2）電池狀態(tài)估計 電池狀態(tài)估算包括ＳＯＣ和ＳＯＨ，是電動汽車進行控制和功率匹配的重要依據。電池能量管理系統(tǒng)主要包括：電池狀態(tài)估計、數(shù)據采集、熱管理、安全管理、能量管理和通 信功能。前景比較好的是鎳氫蓄電池，鉛酸蓄電池，鋰離子電池，