電動汽車鋰電池管理系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)

鋰離子動力電池代表了電池發(fā)展的方向。在電動車用電源中，將是最具潛力的動力電池。我國對鋰離子電池的應(yīng)用開發(fā)也十分重視。早在80年代初期，就開始了鋰離子蓄電池的開發(fā)研制工作，在國內(nèi)各個單位的努力下，取得了豐碩的成果。目前，雷天綠色電動源（深圳）有限公司已經(jīng)首家實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，其生產(chǎn)的10多種型號的大功率鉻氟鋰動力電池性能優(yōu)良、價格合理，已經(jīng)投放市場。

2002年，世界上首輛采用雷天鋰動力電池的電動公交車在北京阜成門外大街投入試運(yùn)營，標(biāo)志著我國電動車時代的到來。本論文所涉及的國家“863”課題就是使用雷天公司提供的100AH，384V鋰電池組。

1.4電動車用鋰離子電池的充放電問題
蓄電池的充電過程是一個復(fù)雜的電化學(xué)變化過程，其復(fù)雜性表現(xiàn)為：

（1）多變量影響充電的因素很多，諸如極板、電介質(zhì)的濃度、極板活性物的狀態(tài)、充電環(huán)境溫度等等，都對蓄電池所能承受的最大充電電流有直接的影響。

（2）非線性一般而言，充電電流在充電過程中隨充電時間呈指數(shù)規(guī)律下降，不可能只用簡單恒流或恒壓控制充電全過程。

（3）復(fù)雜的電化學(xué)性即使是同一類型同一容量的電池，隨著各自使用時放電的歷史狀態(tài)不一樣，剩余電量的不一樣，充電接受能力也有很大的不同。

作為給電動車提供動力的電池組，由于使用環(huán)境的復(fù)雜性，其充放電過程也更為復(fù)雜，尤其是過充電和過放電會對電池的結(jié)構(gòu)造成不可恢復(fù)的破壞，極大的影響其健康程度和性能。鋰電池技術(shù)與傳統(tǒng)的電池技術(shù)相比有很大的性能優(yōu)勢，但對監(jiān)測系統(tǒng)也有更高的要求。如果控制不當(dāng)?shù)脑?，不僅對電池的結(jié)構(gòu)會造成破壞，還會發(fā)生危險。

負(fù)極過充電時，會產(chǎn)生金屬鋰沉淀：Li+ +e->Li（s），這種情況容易發(fā)生在正極活性物質(zhì)相對于負(fù)極活性物質(zhì)過量的情況下，但是，在高充電率的情況下，即使正負(fù)極活性物質(zhì)的比例正常，也可能發(fā)生金屬鋰的沉積，金屬鋰的形成會從以下幾個方面造成電池容量的下降：

（1）可循環(huán)鋰量減少；

（2）沉積的金屬鋰與溶劑或支持電解質(zhì)反應(yīng)形成Li2CO3，LiF或其他產(chǎn)生物；

（3）金屬鋰往往在負(fù)極與隔膜間形成，可能阻塞隔膜的的空隙，造成電池內(nèi)阻的增大。當(dāng)正極活性物質(zhì)相對于負(fù)極活性物質(zhì)比例過低時，容易發(fā)生正極過充電。正極過充電主要是會形成惰性物質(zhì)，造成氧損失，從而導(dǎo)致電池容量的衰減。而過放電更是會造成極板晶格的破壞，如果過充電導(dǎo)致“反極”，會發(fā)生危險。

為了能給電動車的電機(jī)提供比較高的電壓，一般都采用了幾十個單體電池（cell）串聯(lián)的方式來提供電力（本文所涉及的實驗樣車上裝有108節(jié)工作電壓為3.8V的單體鋰離子電池）。串聯(lián)使用的復(fù)雜性，和電池之間的不一致性，都對管理系統(tǒng)提出了更高的要求。

鋰動力電池放電電流同其他電池相比，放電率偏小，比功率較小。好的長期可1C放電，脈沖2C，需要考慮增大電池的容量來滿足電動車的要求。