電動汽車鋰電池管理系統的研究與實現

鋰離子動力電池代表了電池發展的方向。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用開發也十分重視。早在80年代初期，就開始了鋰離子蓄電池的開發研制工作，在國內各個單位的努力下，取得了豐碩的成果。目前，雷天綠色電動源（深圳）有限公司已經首家實現產業化生產，其生產的10多種型號的大功率鉻氟鋰動力電池性能優良、價格合理，已經投放市場。

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營，標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雜的電化學變化過程，其復雜性表現為：

（1）多變量影響充電的因素很多，諸如極板、電介質的濃度、極板活性物的狀態、充電環境溫度等等，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規律下降，不可能只用簡單恒流或恒壓控制充電全過程。

（3）復雜的電化學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，由于使用環境的復雜性，其充放電過程也更為復雜，尤其是過充電和過放電會對電池的結構造成不可恢復的破壞，極大的影響其健康程度和性能。鋰電池技術與傳統的電池技術相比有很大的性能優勢，但對監測系統也有更高的要求。如果控制不當的話，不僅對電池的結構會造成破壞，還會發生危險。

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

（1）可循環鋰量減少；

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

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

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

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。