引言
随着全球大气环境污染越来越严重，能源紧缺问题日益突出，电动汽车以其环保节能的突出特点，受到各国的重视，电动汽车成为汽车未来发展的趋势。当前电动汽车的热点研究有电机驱动系统，充电机技术，充电谐波分析和充电站监控系统等，其中电动汽车电池技术是最主要的难题。
电动汽车电池及其管理系统现状
电动汽车电池可分为蓄电池与燃料电池，蓄电池主要有铅酸电池、镍氢电池、镍镉电池、锂离子电池、钠硫电池。衡量电池的性能参数有电性能、机械性能、贮存性能，其中电性能是电池的主要参数。电池的检测和保养通过电池管理系统实现，电池管理系统(BMS)的主要工作是监控和管理蓄电池组。通过电池管理系统，蓄电池的使用效率可以得到很大提升，使用寿命可以延长，从而达到降低运行成本、提升电池组的可靠性的目的，是电动汽车的核心部件。纵观整个电动汽车的发展过程，出现过多种不同类型的电池，电池的管理系统也因各个国家各个企业不同，目前国内外市场使用最多的电池主要有铅酸电池、镍氢电池和锂离子电池。
国内外使用铅酸蓄电池作为电动汽车电源的企业有：吉利汽车控股公司、奇瑞汽车控股公司、美国通用汽车公司、德国奔驰汽车公司等。铅酸蓄电池是市场中使用最广泛的电池，它的优点是：价格低廉、可靠性高、能达到电动汽车的动力性要求。然而它有两大缺点；一是使用寿命短，导致成本高；另一个缺点是比能量低，导致体积和质量很大，且充电单次续航短。另外由于铅是重金属，所以这种电池存在环境污染的问题。
奇瑞汽车控股公司使用的是成新一代阀控式铅酸电池（VRLA），阀控式铅酸蓄电池是普通铅酸蓄电池的改进，正负极板栅用铅钙锡合金铸以减少氢气析出。新一代阀控式密封铅酸蓄电池具有不须维护，允许深度放电，可循环使用等优点，但阀控式铅酸蓄电池仍未能解决铅酸蓄电池比能量和比功率低的问题，其根本原因是金属铅的密度大。在典型的应用中，电池经常工作于一个高倍率部分荷电状态，使用寿命和性能会因此受到严重影响。铅酸电池作为电动汽车电池的未来研究重点是解决比能量低的问题，以及高倍率部分荷电状态时寿命严重缩短的问题。其电池管理系统采用分布式结构，由多个电池模组远程数据采集模块CAN总线和电池管理模块构成，能够管理电池单体均衡充电和扩充接口。首先，通过监测电池的状态，控制整车用电器的适用状态，同时控制发电机的发电功率以及输出电压，并向驾驶员提供蓄电池的状态信息，最大程度的优化整车的电平衡；其次，控制整车静态电流，降低静态电流对于蓄电池电量的损耗，保证车辆停放后可以正常启动的时间，另外，优化蓄电池的充放电状态，延长蓄电池的使用寿命。
美国通用汽车公司的EV1电动汽车由26个铅酸蓄电池供电，放电深度为80%，电池寿命是450个深度放电周期。EVI的电池管理系统包括四个组成部分：电池模块、软件BPM、电池组热系统、电池组高压断电保护装置。EV1电池管理系统的核心是BPM，其功能有：单电池电压检测、电池组电流分流采样、电池组高压保护（保险丝）。EV1的电池管理系统与一般电池管理系统的区别在于，它把系统侧重点放在电池组的可靠性上，其可靠性措施有：电池组高压断电保护装置、手动断电开关、地线绝缘失效检测、自动开关与手动开关连锁。
国内外使用镍氢电池作为电动汽车电源的企业有：东风汽车集团、一汽集团、丰田汽车公司等。镍氢电池是一种碱性电池，不含重金属，因此有“绿色电池”的称号。相对铅酸电池，镍氢电池在能量体积密度方面提高了3倍，在比功率方面提高了10倍。镍氢电池主要有以下特性：
①外部温度越低，镍氢电池充满之后保持的电压越高。反之，电压越低。
②充电电流越大，镍氢电池自身温度升温越快。
③电池充满之后，继续充电，电池电压反而下降。
④长时间闲置，自身会消耗内部电量。
它的缺点是：高成本，价格是铅酸电池的5-8倍；自放电损耗大；单体电池电压低；对环境温度敏感低温时容量减小和高温时充电耐受性的限制，导致电池组温度管理难度高；不易确切的判定电池的荷电水平，因此降低了蓄电池组的实际使用寿命。
东风汽车集团电动汽车使用的镍氢电池管理电路主要通过主控芯片控制外围电压采集电路、电流检测电路、温度监测电路和UART通讯电路。镍氢电池管理系统能够实现对20组串联电池组中任一单节电池的实时电压进行监控。串联电池组具有大范围(测量电压范围为0—28V)，高精度(测量精度要求达到mV级别)，强实时(测量时间要求达到秒级)等一系列特点，因此必须对20组电池电压进行同时测量，减少实时误差，并通过内部软件校正实现测量精度要求。
国内外使用锂离子电池作为电动汽车电源的企业有：比亚迪汽车公司、万向集团、天津清源电动车辆有限责任公司、天津力神电池股份有限公司、深圳雷天公司、北京嘉捷恒信能源公司技术公司、美国通用汽车公司、德国宝马汽车公司、日产汽车公司等。与镍氢电池相比，锂离子电池具有相对较高的工作电压和较大的比能量，是镍氢电池的3倍。锂离子电池体积小质量轻，电池高能量密度，电池电压较高，电池的自放电小，安全性较高，可满足大电流放电，无记忆效应，循环充放电次数较多，使用寿命长，锂离子对环境友好，绿色环保。电池单个性能指标的数值范围跨度大，其原因是锂离子电池有较多的电极组合，它们在性能上存在一定的差距。目前在电动汽车中，企业应用较多的锂离子电池是磷酸铁锂电池，其热稳定性和安全性较好，同时价格相对便宜。锂离子电池大量应用于电动汽车仍然存在问题，主要是因为多种性能的限制，包括锂离子电池的安全性、循环寿命、成本、工作温度和材料供应。
比亚迪汽车公司采用的电池管理系统为分布式管理系统，有三个模块组成，分别为电池组数据采样模块、电池采样管理模块和电池数据综合分析处理模块。其特点为有效提高采样速度，解决电池组充电不均的问题；能够实现对电池组的实时监控一个电池组采样数据模块；可管理多节电池；电池包的电池数可根据实际应用情况调整，适用范围广泛。
德国宝马汽车公司最新款电动汽车i3，通过专门研发的高压锂离子蓄电池给驱动系统以及所有其它车辆功能供电。这款电动汽车使用的蓄电池再一次奠定了能源效率的新基准。高压蓄电池的智能加热/冷却系统可保证能量输出（和车辆的续航里程）受温度波动的影响小于通常使用的同类蓄电池，有助于提高电池的性能和使用寿命。高压蓄电池的保用期时间长，充电迅速，在8小时之内即可完全充满电。电池管理系统的两种电子控制器电池管理单元和电芯监控传感单元由普瑞提供。电池管理系统的由两部分组成，分别为：电池管理单元和电芯监控传感单元。这两种控制器通过给高压电池进行均匀的充电保证电池的最佳性能。电芯监控传感器对每一个电池单体的电压和温度都会进行实时监控。电池管理单元对监控数据进行处理，从而对不同的电荷状态进行调节，以此保证电池的最佳性能。
电动汽车电池技术的展望
在目前市场上的电池中，锂离子电池具有轻巧方便、比能量高、比功率高、高效环保等优点，已是公认的未来汽车动力电池的不二之选，有进一步研发和大规模应用的前景。但考虑安全性、输出功率、成本等问题，车锂离子动力电池仍处于产业起步期。今后BMS的研究的重点：BMS的高度集成化、通用化；建立一个适合于电动汽车工况的动态特性好、精度高、适用于大电流充放电工况的电池模型；BMS不仅要能够准确估测电池组的SOC，还要具有评估电池组的健康状态和剩余使用寿命的功能；研究电池的优化充放电控制算法；电池组均衡方式向能量非耗散型转变；充电过程中，BMS能够与充电机通讯实现协调控制和优化充电，保障充电快速性和安全性；提高BMS安全性能，包括BMS抗干扰技术、BMS异常及报警技术和电池组热管理技术等。
电动汽车电池系统的最优方案
集中式电池管理系统因无法满足电池的安全性和可靠性要求，采用分布式结构，对各个子系统进行管理，通过CAN总线实现各个子系统的通信连接。系统由状态检测系统和均衡管理系统组成。状态检测系统通过检测电池的电流、电压、温度等电池状态量，对电池的剩余量（SOC）和相应的驾驶里程进行估计。SOC的估计采用安培积分法，用卡尔曼滤波法进行校正。均衡管理系统通过状态检测系统采集的电流、电压信息，判断电池电流、电压的高低，通过均衡模块对每节电池进行均衡。
参考文献
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[3]陶银鹏，余强，朱德祥《纯电动汽车分布式电池管理系统的设计与实现》[4]袁翔,黄威等《铅酸蓄电池的充放电均衡方法》[5]岳仁超《电池管理系统的研究》
[6]蔡文浩，林芳，齐乐《电动汽车电池剩余量的估测方法》
[7]金国栋、黄禹、吴晓明《阀控式铅酸电池在电动车发展中的地位》[8]比亚迪公司《铁电池的技术特点和应用前景》[9]杨飞《磷酸铁锂动力电池管理系统的研究》[10]张莹《动力镍氢电池管理系统的研究》
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