前言：

在能源危机和环境污染不断加剧的今天，新能源汽车的研发缓解了能源短缺的局面，对汽车行业的创新发展具有积极的推动意义。新能源汽车采用纯电动的形式，为汽车启动提供动能。就当前汽车用电池的技术状况而言，锂离子电池表现出了优良的电性能和力学性能。具有很高的应用价值和很好的发展前景。锂离子电池由锂化合物、锂碳层化合物等两类材料构成。该电池的构造在正极与电解液间会形成界面，会消耗大量的锂离子。在此条件下，电极和电解液的界面电阻明显增大，应当做好电池的维护保养工作，以使电池保持良好的放电、安全等性能。纯电动车中，电池的可利用性取决于其自身的性能，也就是电池管理系统。应用现代化技术解决锂离子电池在使用中出现的各种问题，提升电池的利用效能，创新新能源电动车的发展。

一、锂电池基本结构、主要特性的分析

（一）锂电池的基本结构

锂离子电池的正极材料由锂构成，负极材料由锂碳层构成，电解质采用有机溶液。在电池负极、电解质之间会形成SEI膜，在汽车启动中，通过正负极之间的电能流转产生大量锂离子，在不同的动力模式下会产生不同的电压，电压地受到不同电阻的影响，对电池能耗也具有不同程度的影响。SEI膜的正态形态与有机溶剂的不溶性有很大关系。在没有溶剂分子的情况下，锂离子能够自由地进入电极。所以，一定要避免当众构造溶剂分子来破坏电极。从而极大地延长了电极的工作周期。

（二）锂离子电池的技术性能、放电特性

与其他类型的电池比较，锂离子电池对环境污染小，自放电速率低。随着新能源汽车的发展，得到了广泛的应用。在汽车行驶过程中，锂离子电池的放电电压会快速地降低，出现汽车行驶动力不足的情况，出现这种情况的原因主要是因为放电电流的大小不均。结果表明，随着放电时间的延长，电池的温度会受到放电电压、放电深度等因素的影响。

二、锂离子电池管理系统情况研究

（一）锂离子电池 SOH 估计模型

电池管理系统的主要工作，确保安全性、耐用性和性能实力所在的系统设计，电池安全问题是加强保护，电池单元来实现安全行驶。持久性是指蓄电池的高可靠度，能有效地延长蓄电池的使用寿命。多传感器网络系统包括采集，显示和信号线路等。该系统可以实现对电池参数的检测，电池状态的估计，以及对电池故障的在线诊断。

蓄电池管理系统一般以蓄电池容量为指标，对蓄电池的健康状态进行评价。容量的下降标志着电池的健康状况。在此基础上，本文提出了一种新的计算方法。在一个循环的充电和放电过程中，电池的容量，内阻，放电电压等会呈现出一定的衰减趋势。通过对上述几个参量的分析，得出了电池性能下降的规律。但是，由于产量增长曲线、差分电压曲线等都需要进行开路电压检测，且检测周期较长，在曲线峰值处会对装置的检测造成较大的干扰，导致实际应用中无法得到有效数据，且存在数据量大、控制困难等问题。对于锂电池的寿命，最常用的检测方法是充电和放电检测。该方法使用了一种固定的试验方式，因此在试验过程中，充电、放电曲线较易被删除，且特征参数易于提取。

在实际测试过程中，一般情况下，放电相位不连续，不完全的放电曲线对特征值的提取不利。所以，我们假定SOH趋向于使用恒流恒压的负荷特性。结果表明，该充电曲线能较好地反映锂离子电池的寿命，为准确估算其SOH值提供了依据。

（二） 特征筛选

时间和能力都是基于负荷电压差异而被选取的。SOH反应了当前锂电池在电压上下限间的能量释放。锂离子电池的能量衰减是一个非线性的过程，在某些情况下还会出现“潜沉”现象。所以，在利用SOH进行推算时，我们可以利用容量来判断电池的健康程度。目前使用最多的是恒流恒压充电。以更高的电压以恒流对其进行充电，并以0.05℃的恒压对其进行充电。在加速老化实验中，常采用此模型，对不同老化条件下的恒电流、恒电压的载荷特性进行对比。从锂电池中提取出医疗纪录和SOH评估值。在试验过程中，由于锂离子电池的充放电过程中，由于充放电过程中出现了碎片现象，造成了充放电曲线的不完整。这样，基于负荷特性的抽提具有较好的稳定性。

图1表明，恒定电流充电相位电压分布相应的时间随着循环老化的加强而越来越短。在靠近电源和接近全负荷的情况下，电压会急剧增加，这与每一电压区间的容量和时间都会减小相对应。尽管目前尚无对其老化机制的解析，但其萃取特征可直观地反应其老化特征，由此可推断出SOH的存在。在恒流充电时，上一次的不充分放电会导致充电曲线的不完整。负荷曲线的不完备会对负荷-电压曲线中的健康数据的提取产生影响。所以，只要将恒流相位下的负荷电压曲线分割开来，就可以在不完全的情况下，得到准确的负荷电压曲线。该神经网络能够根据输入、输出的数据建立相应的映射关系。为分析所选的健康特质与才能间的关系，Matlab运用柯柯夫函数关系进行分析。相关分析的结果如图1所示。

图 1 不同电压区间放电容量与最大容量的相关性图

研究发现，在充放电周期内，当电容下降时，由充电电压曲线所选取的参数会随电容下降而改变。锂离子电池在其实际服役过程中，其放电、放电率频繁变化，使得其放电曲线不完全，很难提取出能反映其健康状态的有效参量，而其负荷电压曲线一般都是固定的，因此，对其进行基础健康特征的提取就显得尤为重要。

三、纯电动汽车锂离子电池管理系统关键技术

（一）采样频率、同步管理系统监管技术

同步信号的采样频率，对已产生积极影响的数据进行分析处理的执行后，授时精度信号的采样频率的信号明确的要求，报告制度的对比很多电池和电池管理系统主要是一种分配电流取样，每个印刷电路板位置的电压样本。在信号采集过程中，出现了每个面板控制信号的同步问题，这就意味着，将会对算法的实时监视内阻产生严重的影响。在此过程中，中等电压采集和使用的检查手段，要把重点放在单体电压之间的同步性、一致性以及深入分析上面。

电动车的电池在每分钟0.1摄氏度的温度下放电。这一过程要考虑到温度的安全监控，BMS的温度准确度，温度取样时间设定为30秒。以交流阻抗分析为依据，动力电池的内部欧姆电阻为ms级，SEI膜的离子转移电阻电压为10 ms级。

当前，电动汽车的加速过程中，驱动电机的电流波动较小，波动较大，最大支撑时间为0.5 s，存在负载变化问题。新的数据采集系统，单元采用大量的次级采集板采集信号。为保证系统的电压同步性，需要对每个子卡单元的电压取样时间进行严格的控制，每个取样周期在20 ms左右。利用基准架构，实现了各子卡间的同步。数据以12小时以上的频率进行更新。

（二）电池状态估计管理系统关键技术

电池的状况与电池的温度，充电时间等都有关系。在此基础上，提出了一种基于电池温度的状态估计方法。

1.电池温度估计、管理要点

温度对电池的性能有很大的影响。此时，可对电池表面的温度进行检测。必须利用热传导模型来估算电池的内部温度。通常采用的是零维，一维，二维，三维等多种模型。对电池充放电过程中的温升进行估算，估算准确率较高，且模型误差很小；通过对一维，二维，三维三个单元进行了热传导微分方程的数值求解，对单元网格进行了合理的划分，并对单元的温度场进行了合理的计算。在一维的情况下，要考虑在相同的方向上，建立二维模型，需要同时考虑两种不同方向的细胞温度场。该方法能够很好地确定柱状单元的轴向和径向温度分布以及单元内的温度场。本机主要应用于模式电池之温度分析，反映出四边形单元内的温度分布情况，可以进行实时仿真。

利用三维模型中的温度场来进行精确计算的方法，以提高三维模型的精度。所以，有一些BMS的数值，可以用来估算出电池所能产生的热能，也可以用来测量电池的表面和里面的温度。锂离子电池一般在18-30℃范围内工作，要加强对低温加热和高温冷却的管理。热管理设计，就是要对各个方面进行监管，对各个部位的温度检测电池温度、温度分布、综合管理。操作者的控制回路的散热要求与温度范围相结合的节段控制。功率蓄电池的温度高于预先设定的被动散热目标温度时，启动被动散热方式。

2.SOH估计要点

目前，系统片上系统级的计算方法已较为成熟，其中，系统级上的计算方法主要有单个系统级上系统级算法、多个单个系统级下的融合算法。后者包括校正，加权，卡尔曼滤波器等。(1)在锚定积分法中，用SOH来描述荷电状态，用Cn来描述额定容量，放、充可以用：I、<1来表示。电流等于I，它代表的是电荷。在载荷条件下，只要离开了正确的位置，积分法能在一定的时间内达到精度要求，初始SOC0直接影响到结构精确推算的带电状态和效率在测量过程中，当测量结果出现起伏时，极易出现重叠现象，从而对测量结果产生不利影响。

(2)采用开电压型OVC法，主要取决于锂离子电池的荷电状态以及锂离子中活性物质的含量。这涉及静态热力学。静置后，当电压断开时，能实现电源的均衡。重要说明：蓄电池有一个OVC，这个OVC是与其充放电过程相关的，如：充电时，OCV会产生迟滞现象。该算法具有很高的负荷预测准确率，但是也存在着一个缺陷：要求系统在一定时间内保持静平衡。适用于车辆处于静止状态时，不受环境温度影响，不推荐使用动态推论。

四、纯电动汽车锂离子电池的维护保养

由于电池比容量的限制，其比功率仍然偏低，使得其与燃油车之间存在着巨大的距离。比如，电动车的输出功率和续航里程等，都与电动车的性能有关，这就使得电动车与传统的燃油电动车相比存在较大的区别。目前，国内外多个锂离子电池在实际应用中普遍存在着性能不匹配等问题，锂电池使用时间越长，就越容易出现老化现象。其结果将直接影响到整车的整体性能、寿命、整车的服役状况。

电动汽车用锂离子电池标准中，主要阐述了如何运用标准差原理，找出与其相应的放电容量和电压等参数。研究者们建立了一种数学模式，来判断电池的不一致性对电池的使用寿命有没有影响。定义因电池失配而导致的电池容量损失因子。通过对损伤因子的分析，可以对电池的总体使用寿命以及特定的损伤程度进行描述。

目前，能在此基础上实现实时监测的设备还不多。已有学者基于经典循环法、情境法等方法检测并评估了锂离子电池的循环性能，得到了相应的循环寿命衰减计算公式。通过对电动车的日常保养，能够更好地掌握电动车的状态，并对电动车的保养提出相应的建议。

另外，有些研究者可以很精确地估算出在网络上的锂电池的荷电状况。事实上，对于锂离子电池的维修，应该对其内部状况和电池的性能进行判断，从某一切入点，比如，以电池电压偏差为依据，对电池的性能进行分析，然后根据不同的情况，采取不同的措施进行维修。

结束语：

正如前面提到的，由于锂离子电池具有良好的性能，所以它已经被广泛应用于纯电动车。为了能够延长锂离子电池的使用时间，并能够将节约、安全等性能维持在相当长的一段时间内，有必要通过进行一致性评价等方法，对在使用过程中的锂离子电池的性能进行有效的评估，基于此开展相应的维护保养操作。

参考文献：

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[2] 纯电动汽车锂离子电池管理系统关键技术现状分析. 何忠霖;彭忆强;丁宗恒.汽车零部件,2019

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[4] 三元锂离子电池SOC估算. 郭斌峰.内燃机与配件,2018

[5] 矿用防爆车辆锂离子蓄电池安全性能分析. 任志勇.电源技术,2018

[6] 基于CFD的纯电动客车锂离子电池箱散热分析与优化. 王福昂;赵岭;宋金香.储能科学与技术,2018