电池系统工程概念分析.doc

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1、电池系统工程概念分析电池系统工程是化学、动态建模和系统／控制工程的交叉学科，需要多学科方法。电池化学家／工程师了解设计电池所需的电化学及材料问题，但未必有高效电池管理算法所需的解决复杂数学建模及控制系统设计的背景。数学建模者可能能够开发出精确的电池单体模型，但由于底层偏微分方程的复杂性，这些模型常常不能轻松应用于系统。系统工程师有控制学和动力学背景，能够对系统反馈进行分析、设计和仿真，但可能不理解底层的化学或建模。从系统工程的角度来看，电池组是多输入多输出系统。主要的输入一一电流，由用电设备的电能供需决定。主要输出是电池的电压。其

2、他输出包括温度，单个电池或电池单体电压和一个给定电池单体的离子浓度分布。系统工程师需要电池单体、电池、电池组标准（例如，状态变量和传递函数）格式的模型，用于预测、估计并控制这些输出。许多储能应用的动态环境要求具备先进的BMS。BMS经常关心的是充电协议，因为应用需要电池组定期完全充电。电池供电设备（例如，笔记本电脑），然后以低电流缓慢放电，直到需要再次充电。HEV则不同，需要快速和高电流的储能配合车辆的动态加速和制动。例如，图1-13所示为2个HEV电池循环图。在6min的循环期间，进出电池组的功率变化迅速。电池组这种快速的充放电

3、循环，要求复杂的BMS实时调节电池组充放电电流。高效的BMS为了将电池寿命最大化和保证安全，可以将电流限制设得足够低，同时为满足功率输出最大，可以将电流设置足够高。图1-4显示了HEV的机电系统原理。电池系统包括由电池单体成组为电池模块再组成的电池组、BMS和热管理系统。电力电子设备将电池系统连接到电动机／发电机，再通过传动系统与ICE机械耦合。电力电子设备通常包括大功率开关电路、逆变器、DC-DC变换器和充电器。传动系统将电动机／发电机和发动机都连接到车轮（并行配置）、只将电动机／发电机连接到车轮（串行配置）或者两种情况结合（混

4、合配置）。图1.4HEV机电系统示意图虽然应用于HEV/PHEV/EV的新电池化学、电力电子、电动机／发电机的发展面临重大挑战，动态模型可以用于模拟和优化系统响应。该软件基于建立的模型，预测和控制电池组响应，以优化电池组性能和使用寿命。电池是HEV、PHEV和EV动力系统中成本最高的部分，所以它们的最佳利用率对于发展经济型电动汽车是至关重要的。更多详情ddc.greenwheel.com.cn