新能源汽车动力电池的管理系统研究

摘 要：《2018年国内外油气行业发展报告》指出，我国石油对外依存度已上升至69.8%;国家可再生能源中心发布的《美丽中国2050年的能源经济生态系统》指出，化石能源在很大程度上将被电力所取代和可再生能源将成为供能主力。在能源与环境的双重压力之下，发展新能源汽车特别是纯电动汽车就显得意义非凡。虽然纯电动汽车有着突出的节能环保优势，但动力电池系统的性能及成本已经制约其快速化、规模化发展。

关键词：新能源汽车;动力电池;管理

1 新能源汽车动力电池的管理系统软件优化设计

（1）动力电池管理软件系统剩余电量估算优化设计。剩余电量估算是现代新能源汽车动力电池软件管理系统设计中的重要工作内容，只有做到稳健管理系统能够实时检测掌握了解到汽车动力电池的实际放电状况，才可以为新能源汽车用户正确反映动力电池使用情况，确保其能够及时为汽车动力电池进行充电，避免新能源汽车系统在低电量下持续运行。在新能源汽车动力电池运行使用过程中，电池内部会发生各种化学反应，就比如水与氧气之间的循环转换，一旦动力电池运行情况不够良好，就会造成汽车动力电池较为严重的损伤。

新能源汽车动力电池剩余电量也会受到温度的影响，工作人员要通过加强对管理系统软硬件之间的结合，有效将硬件系统中温度传感器准确探测到电池温度数据传递到软件管理系统中，然后基于温度数据进行电池剩余电量的估算，这样一来就能够避免动力电池因为违规操作产生严重的损伤情况，有效延长新能源汽车动力电池的正常使用寿命。

（2）新能源汽车动力电池管理系统软件与硬件的融合设计。相关技术人员要严格按照新能源汽车动力电池管理系统实际采用的硬件装置，合理构建出完善的软件管理基础软件，并通过操作先进的計算机软件技术完成对管理基础框架的优化调整，展开管理指令的科学分层处理，只有这样才能够保证各个系统功能层在信息传递过程中始终保持一种独立状态，即便是处于多项信息反馈的工作状态，技术人员为了确保动力电池的管理系统软硬件能够有机结合在一起，就需要健全两者之间的联系体系，这样的话在将来长期发展计划中也能够得到有效完善。

新能源汽车动力电池管理系统中各项硬件的使用在软件下达指令进行，并且基于软件系统监督作用下，系统中的各项硬件能够完成自我检测管理维护，确保能够在第一时间发现硬件使用中可能存在的安全故障问题，并被软件管理系统成功捕捉到相关数据信息，有效传递并储存到动力电池管理系统中，提醒车主进行维修操作。在新能源汽车日常运行管理中，电池供电的安全稳定性至关重要，随着时间的不断推移，动力电池生产技术有效克服了动力电池温度造成的影响，这样也促使新能源汽车动力电池将会进入到更加高效稳定的使用工作状态中。

2 动力电池系统技术瓶颈

（1）安全性。锂离子电池因过充电、过放电、电池短路和热冲击等皆可能会导致锂离子电池安全问题，导致发生燃烧安全事故。目前，在我国已发生多起锂离子电池燃烧事故，研究表明，负极析锂、正极晶格结构破坏及正极材料释氧、电解液发生分解反应及高温失效等均可造成液态锂离子电池安全问题。

（2）续驶里程。电动汽车用锂离子电池理论质量能量密度（450W·h/kg）远小于传统汽车用的液体燃料（12000W·h/kg），电池比能量低，导致电动汽车的续航里程不足;其次，安全性又制约了动力电池发展和比能量提升。因此在与传统汽车竞争和满足用户长途需求时，安全性和续驶里程是电动汽车长足发展的关键问题。

（3）报废回收。伴随着电动汽车的高速发展，电动汽车用锂离子电池使用结束后造成的浪费正在以惊人的速度增长。目前，我国倡导退役动力电池先梯次利用再报废回收，然而电动汽车用锂离子电池采用多种不同的化学工艺，这使得单体电池在进行梯次利用时互换性差，以及电池企业在进行标准化回收时回收率低，回收成本高。

3 生产工艺设计

（1）工艺节拍设计。在进行工艺节拍设计之前，先明确生产的产能要求，该生产线的要求为每天生产10h，生产PACK数量为100个。通过产能要求，可以计算出来一个PACK节拍为324s，即一个PACK所有的生产时间为324s，每个PACK有两种模组组成，一种模组由5个模块组成，另一组由6个模块组成，每个模块有144个电芯组成，根据上述数据，可以设计出模组节拍为81s，模块节拍为1.35s，检测的时间为一半节拍，电芯的筛选为0.093s。

（2）模组组装。模组组装是通过机器人抓取模块实现的，生产线中具有专门的装配机器可以将模块组装成模组，每个模块和模块之间组装时，采用串联的连接方式，使用含导电簧接插件作为连接构件，并使用专门的螺杆拧紧模块。模组组装时，中间部位通过环氧板制造绝缘区域，使每个模块之间都具有绝缘性，模块上有专门的卡扣，可以扣住绝缘片。在模块的组装环节，已经进行了焊接操作，为了避免人工操作对模块产生破坏，使用机器人抓取绝缘片并安装在模块上，机器人可以进行翻转操作实现模块两侧的绝缘片安装工作。

（3）模组检测。模组检测主要有四个部分，分别为电阻检测、电压采样检测、尺寸检测、外观检查。其中前三种检查，都是通过自动化设备进行检查，机器人配合自动化设备，对组装完成后的模块进行合理的检查工作，检查完成以后的模组可以进入到下一个生产环节。并对检查结束的模组进行扫码操作，将每项测试数据进行合理的记录工作，检查合格的产品通过机器人送入到下一个环节，检验不合格的模组则打下印记，进行返工。

（4）PACK充放电检测。PACK充放电检测也是通过自动化设备进行检测，每个电池包都需要进行两次充电和两次放电检测，完成一个PACK包的充放电检测需要耗费4个小时，每天需要将生产的100件PACK全部进行充放电检测工作，这就需要25台充放电检测设备。因为需要检测的PACK包数量比较多，为此选择立体库的方式存放需要检测的PACK包，并使用专业的插接设备，可以实现自动插接和自动检测的工作，不但降低了失误率，还可以避免其他因素影响到检测结果。

4 结语

综上所述，要想推动我国新能源汽车行业稳定持续的发展，创造出更多社会经济效益，新能源汽车制造厂商就必须加强对动力电池管理系统的优化设计工作，技术人员通过科学采用开关式集中均衡充电模块，能够实现对各个电池组的均衡充电，全面提升动力电池使用寿命。

参考文献：

[1]于广.电动汽车动力电池管理系统研究与设计[J].电力电子，2017（03）：147-149.

[2]何波.新能源汽车用动力电池管理系统设计[J].电力电子，2015（03）：85-87.

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