電動(dòng)汽車鋰電池管理系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)

自放電現(xiàn)象（Self-Discharge）：電池在不工作時(shí)由于內(nèi)部的電化學(xué)反應(yīng)造成的電池容量下降的現(xiàn)象。通常與時(shí)間和環(huán)境溫度有關(guān)，環(huán)境溫度越高自放電現(xiàn)象越明顯，所以在一段時(shí)間不用電池要定期對(duì)電池進(jìn)行補(bǔ)充電，并在適宜的溫度和濕度下進(jìn)行保存。

歷史檔案：電池自出廠以來的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，如電池出廠日期、標(biāo)稱容量、使用總安時(shí)數(shù)和過充過放記錄等信息。

電池運(yùn)行狀態(tài)SOR（State Of Running）：為了評(píng)價(jià)電池在充放電過程中所表現(xiàn)出的性能，而給出電池的運(yùn)行表現(xiàn)評(píng)估值。SOR分為1到10十級(jí)，SOR為10表示電池運(yùn)行性能很好，為1表示電池的運(yùn)行性能非常差，急需更換。

電池健康程度DOH（Degree Of Health）：為了評(píng)價(jià)綜合電池性能而給出一個(gè)健康程度評(píng)估值。DOH分為1到10十級(jí)，DOH為（7-10）表示電池性能正常，為（4-6）表示電池需要維護(hù)，為（1-3）表示的電池性能很差應(yīng)更換。

1.2鋰離子電池的特點(diǎn)
鋰電池是一種以金屬鋰或含有鋰物質(zhì)為負(fù)極的化學(xué)電源的總稱。它是近十幾年來獲得發(fā)展的新型高比能量電池體系。以鋰、鈉等活潑金屬作為電池的負(fù)極的設(shè)想最早是美國(guó)加州大學(xué)的一位研究生于1958年提出的。到了七十年代，日本松下電氣公司的福田雅太郎首先發(fā)明了鋰氟化碳電池并獲得應(yīng)用，從此，鋰電池逐漸從實(shí)驗(yàn)的研究，走向了實(shí)用化和商品化。由于鋰電池出色的性能，各國(guó)都競(jìng)相開發(fā)出各種新型的鋰電池以滿足軍事和消費(fèi)方面的需要，如鋰碘電池（1972）、鋰鉻酸電池（1973）、鋰二氧化硫電池（1974）、鋰亞酸酰氯電池（1974）、鋰氧化銅電池（1975）、鋰二氧化錳電池（1976）、鋰二硫化鉬蓄電池（1989）、鋰離子蓄電池（1991）和鋰二氧化錳蓄電池（1994）等。尤其是90年代初，日本索尼能源技術(shù)公司發(fā)明和推出的高比能量、長(zhǎng)壽命的鋰離子蓄電池，極大的促進(jìn)了鋰電池工業(yè)的發(fā)展。

鋰離子電池有許多優(yōu)越特性，比如高能量，較高的安全性，工作溫度范圍寬，工作電壓平穩(wěn)、貯存壽命長(zhǎng)（相對(duì)其他的蓄電池）。從安全性來講，鋰離子電池要比其他蓄電池安全的多。特別是采取了控制措施后，鋰離子電池的安全性有了很大的保證，電池經(jīng)過過充、短路、穿刺、沖擊（壓）等濫用實(shí)驗(yàn)（ABUSE TEST），均無(wú)危險(xiǎn)發(fā)生。鋰離子電池與Cd-Ni，MH-Ni電池一樣，可以快速充電，且無(wú)記憶效應(yīng)，遠(yuǎn)比Cd-Ni電池優(yōu)越；它的自放電率遠(yuǎn)比MH-Ni電池低。從環(huán)境保護(hù)的角度看，世界環(huán)境保護(hù)組織早已把鎘（Cd）、汞（Hg）、鉛（Pb）三種元素列為有害物質(zhì)。因此含有這三種元素的電池的使用受到了限制，特別是在歐洲，有些政府大幅度提高了某些電池的環(huán)境稅，與之相比，鋰離子電池則不存這些問題。

當(dāng)然，鋰離子電池也有一些缺點(diǎn)，比如低溫放電率不高，電池的價(jià)格也比較高等。

1.3鋰離子電池在電動(dòng)車上的應(yīng)用
為了推動(dòng)和支持電動(dòng)車的研究試制工作，美國(guó)早在90年代初就成立了“先進(jìn)電池協(xié)會(huì)（USABC）”負(fù)責(zé)為電動(dòng)車提供電池。該機(jī)構(gòu)為扶持電動(dòng)車用電池（主要是鋰離子電池）的研制，先后投資2.6億美元，其中向美國(guó)SAFT公司投資1180萬(wàn)美元，用以開發(fā)鋰離子電池，向加拿大魁北克公司投入8500萬(wàn)美元，用以開發(fā)鋰離子電池和鋰聚合物電池；另外，還向Duracell及其合作伙伴德國(guó)Varta公司投入了1450萬(wàn)美元，開發(fā)鋰離子電池，其技術(shù)指標(biāo)要求如下表：日本政府也投資了1億美元，并制定了一項(xiàng)叫做LIBES的計(jì)劃，開發(fā)用于電動(dòng)車的鋰離子電池。

在各國(guó)政府的支持下，不同性能的電動(dòng)車先后亮相。首先是日本索尼公司于1995年推出了以鋰離子電池為動(dòng)力的電動(dòng)車。該車重1.7T，載4個(gè)人，每次充電可以行駛200km.最大時(shí)速可達(dá)120km，從零啟動(dòng)加速到80km/h只需要12s；該車的動(dòng)力電源是由96只尺寸為67*410mm以LiCoO2為正極的的鋰離子電池組成的，每只電池的容量為100Ah，整個(gè)電源系統(tǒng)的比能量達(dá)到了110Wh/kg，能量密度達(dá)到250Wh/l.繼索尼公司之后，日本三菱公司于1996年推出了電動(dòng)車，該車以LiMn 2 O 4為正極的的鋰離子電池為電源，一次行駛可達(dá)250km.之后又有三菱重工、本田、尼桑等均有電動(dòng)車亮相，并于1997年初正式銷售以鋰離子電池為動(dòng)力的電動(dòng)車。繼日本之后，美國(guó)和歐洲的一些公司也相繼推出了自己研制的以鋰離子電池為動(dòng)力的電動(dòng)車。

電動(dòng)車作為一種未來的交通工具，在進(jìn)入市場(chǎng)方面，必然要同傳統(tǒng)的交通工具-燃油汽車進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)，這就對(duì)電動(dòng)車在價(jià)格和性能方面提出了一定的要求，就車的性能來講，電動(dòng)車的續(xù)駛里程，加速性能，爬坡能力等比較為大家關(guān)注，這些方面都很大程度上取決于作為動(dòng)力的電池的性能。對(duì)電池性能的要求一般集中在，能量密度，功率密度，循環(huán)壽命等方面，業(yè)界一般都以USABC的規(guī)劃作為參考，具體指標(biāo)如下：

經(jīng)過10多年的研究和發(fā)展，鋰離子蓄電池的生產(chǎn)技術(shù)逐漸成熟，在功率強(qiáng)度和循環(huán)壽命方面已經(jīng)接近或達(dá)到了USABC的中期目標(biāo)，與傳統(tǒng)的鉛酸和鎳氫蓄電池相比較，鋰離子蓄電池的功率強(qiáng)度有比較大的優(yōu)勢(shì)，見圖1.2：