【光大激光冠名】车载动力电池系统为什么要予以管理？如何来管理？

电动汽车的核心部件之一，即车载动力电池。动力电池是为车载电机提供电能的。一般人的概念，手机没有电量，手机屏幕就会关机；同理，车载动力电池没有电量，汽车就开不动了。可是，没有听说过手机电池要管理的。为什么车载动力动力电池系统要予以要管理，其功能是什么？如何来管理？下面予以介绍。

一、车载动力电池系统管理模式有2种

目前动力电池包，都配有电池管理系统（BMS）。专业工程师基本了解。可以这样说，没有BMS（电池管理系统），动力电池包基本上是不能工作的。大家都已经知道了，目前电动客车要在北方运营十分困难。实际上，苹果手机在负8度以下，也开不了机。于是在BMS（电池管理系统）的基础上，又增加一套，即动力电池热管理系统（BTMS）。这是什么呢？

二、动力电池性质特点分析

目前的动力电池都是锂离子电池，或者说，是可充的二次电池。了解其性质特点，就能理解车载动力电池系统要配管理系统，一套不够，还要配第二套。

①电池：是将化学能转化为电能的一种装置而已。1990年发明锂离子电池，见（图1），1995年发明了聚合物电解质离子电池。

②1995年以后，聚合物电解质离子电池应用范围就越来越大了，见（图2）。

③电解质离子电池特点

就是因为这些优点，电解质离子电池，得到了广泛的推广，尤其是用到了汽车上来了。

④电解质锂离子电池性质

i）电池组的单体电池的性能一致不高是由电池材料特点决定的。比如特斯拉电动乘用车的电池组由7，000多个单体组成。这样个庞大的“队伍”如果没有“管理”，是很难协调一致的工作；

ii）实际上，电池组的输出、输入特性是非稳态、非线性的，而且对负载变化比较敏感，这是由电解质锂离子电池材料特点决定的。

iii）电池组充电、放电特性对温度十分敏感，环境温度高了，不行；环境温度低了也不行。目前对高温现象，采用技术是自然风或者流水冷却；而对环境温度低了，采取加热技术。

一句话，为了确保电池组输出、输入特性，目前有BMS和BTSM两套管理系统在管理，接下来的发展趋势，必须是两套管理集成为一套。

二、动力电池热管理系统介绍

有关介绍动力电池管理系统的文章已经比较多，请大家看有关文章，下面对动力电池热管理系统予以介绍。

1）车载动力电池包局限性

①目前，电池普遍存在比能量和比功率低、循环寿命短、使用性能受温度影响大等缺点，这是相对汽车的要求而言的；

②车辆空间紧凑，电池产生的热量累积，造成各处温度不均匀，会加剧单体之间不平衡；

③单体之间不平衡，会导致充放电循环效率的降低，严重时还将导致热失控，影响系统安全性与可靠性。

2）动力电池热管理的主要功能

①电池组温度过高时，保障散热有效；低温条件下，能快速加热。基本意图是保障电池组的温度场，均匀分布；

②做好电池散热系统与其他散热单元间的动态匹配；

③保持电池组的工作温度在 20°C - 40°C的理想状态。

3）产品实例

动力电池热管理系统产品实例见图（4）

4）动力电池热管理系统组成

①压缩制冷模块；②水箱风冷模块；③PTC水加热模块；④供电模块；⑤智能控制及CAN总线通讯模块。

5）基本原理

①采用压缩式制冷、散热器风冷冷却和PTC水加热，对动力电池包内冷却恒温循环系统出水温度进行智能控制；

②通过对电池循环进行冷却（或加热)，使电池工作在适宜的温度范围内，有效保障动力电池包处于最佳工作状态，延长电池组的使用寿命。

6）其管理（控制）框图

从下面管理（控制）框图，见图（5）可以看出，其他管理（控制）框图与空调控制原理基本一致。

7）装车案例

①车载动力电池热管理系统目前在客车应用案例，见图（6）。

②车载动力电池热管理系统参数

客车用车载动力电池热管理系统性能参数，见表（1）

四、总结

①传统汽车动力源于发动机燃烧，电动汽车动力源于电池放电；

②传统汽车发动机有管理系统，电动汽车电池组有管理系统；

③无论是发动机还是电池组的管理系统，都叫热管理系统，都是功率器件，自己也要消耗能源，于是传统发动机功率也来越大，电动汽车电池组比能量也是要越来越大。

一句话，有了动力电池热管理系统，电动汽车应用地域会越来越宽，原来电动汽车过不山海关的魔咒，已经被工程师们破解了。

注：本文作者雷洪钧(博士，湖北汽车工程学会副秘书长，扬子江汽车公司高级工程师）