纯电动汽车动力电池管理系统核心技术攻关及产品研发

成果基本信息
关键词：	纯电动汽车;动力电池;管理系统
成果类别：		技术成熟度：
体现形式（基础理论类）：		体现形式（应用技术类）：	无
成果登记号：	201713539	资源采集日期：	2019-04-15

研究情况
单位名称：	柳州延龙汽车有限公司	技术水平：
评价证书号：		评价单位：	广西壮族自治区科学技术厅
评价日期：	2017.07.14	评价证书号：

转化情况
转让范围：		推广形式：	无
已转让企业数（个）：	0

联系方式
联系人（平台）：	孵化基地	联系人（平台）电话：	0771-3394012
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成果简介
①课题来源于背景本课题来源于2013年广西区科技攻关计划项目2：新能源汽车关键技术研究（重大专项）的“纯电动汽车动力电池管理系统核心技术攻关及产品研发”课题，合同编号桂科重1348003-4。动力电池是制约电动汽车推广的关键因素，电动汽车的续航里程和安全性与动力电池的性能直接相关。要提高动力电池的使用寿命和安全性，动力电池管理系统是必不可少的。本课题针对目前纯电动汽车动力电池管理系统存在功能简单、测量精度不高和通用性不强等问题，在电池单体电压测量、电池SOC估计、电池均衡管理、电池绝缘电阻测量、电池热管理、电池安全管理等方面开展研究，设计了一种具有一定通用性的动力电池管理系统。 ②技术原理及性能指标通过专用的电池电压采集芯片LTC6804进行电池组单体电池电压的高精度采集，利用霍尔电流传感器进行电池组电流的采集，利用DS18B20温度传感器进行动力电池箱内多点温度的采集，根据采集的电压和电流信号，通过开路电压和UKF相结合的方法进行电池电量SOC的估计，估计精度较高，不超过2%。针对电池单体电压的不一致性，采用主动均衡管理策略，对单体电池的电压进行均衡管理，降低单体电池的电压的不一致性，延长电池的使用寿命，均衡电压差不超过20mV。对电池组进行热管理和充放电过程管理，对过充、过放、过压、过流、高温、绝缘过低等故障进行诊断和报警显示，测量和诊断结果通过CAN总线传输到显示和报警模块，通过触摸屏进行人机交互操作，通过GSM/GPS/GPRS模块对测量的信息进行远程传输，远程监控平台和手机监控终端可以对电池组的电压、电流、温度、电量SOC、故障信息和位置进行实时的监控，及时了解电池组的工作状态。 ③技术的创造性与先进性在SOC估计方面，本成果根据目前开路电压法、安时计量法、卡尔曼滤波器方法和神经网络法的优缺点，设计了开路电压和UKF相结合的联合估计方法，首先通过开路电压法进行SOC初值的估计，然后利用估计的SOC初值作为UKF估计的初始状态进行SOC的实时估计，在估计过程中，可以根据电池的工作状态进行SOC初值的更新，因此，这种估计方法充分利用了开路电压法估计精度高和UKF自适应性强的特点，在电池充电、放电和静置状态都可以获得准确的SOC估计值。在电池均衡管理方面，目前常用的均衡电路包括电阻均衡、电容均衡、变压器均衡和DC-DC均衡电路，常用的均衡策略包括主动均衡和被动均衡。本成果在综合各种均衡电路优缺点的基础上，设计了一种双层集散式均衡管理系统，将电池组分为不同的模块，在模块内采用集中式的均衡拓扑结构，模块间采用分散式的均衡拓扑结构。均衡初期，采用同轴多绕组DC-DC变换器实现顶层模块间的能量转移，使模块间电压偏差缩小，间接降低了单体间电压差；均衡中期，底层模块内单体电池间还存在不均衡，这时采用电容均衡电路，实现单体电池间能量转移；均衡后期，随着单体电池间电压差逐渐减小，电容均衡速度越来越慢，为了提高均衡速度和均衡精度，采用电阻均衡电路，对电压高的单体电池进行放电。经过三个阶段的均衡操作，最终实现电池组高度均衡。在均衡策略方面，针对电池充电、放电和静置三种不同的工作状态，制定不同的均衡管理策略，采用不同的均衡终止条件，这样，就可以满足电池组复杂多变的工作状态的均衡要求，提高了系统的可靠性和稳定性。 ④技术的成熟程度，适用范围和安全性目前该成果经过国家机动车质量监督检验中心(重庆)检测，结果显示，开发的电池管理系统产品的功能完善，各项指标均符合QC/T 897-2011《电动汽车用电池管理系统技术条件》的相关要求，技术成熟。本成果可以用于各种动力电池，实现动力电池充放电管理、热管理、均衡管理和动力电池电压、电流、温度、绝缘电阻、电量SOC的实时监测和远程故障诊断与报警功能，显著提高动力电池使用的安全性和使用寿命。 ⑤应用情况及存在的问题本成果开发的纯电动汽车动力电池管理系统目前已经在柳州延龙汽车有限公司生产的电动汽车上得到推广应用，随着产品性能的逐步提高和成本的下降，逐步向其它有需求的电动汽车企业推广。电动汽车的市场推广还存在一定的问题，目前，燃油汽车的价格越来越低，纯电动汽车的成本比燃油汽车的成本高，并且充电设施不全，纯电动汽车的使用不是很方便，因此，纯电动汽车的市场占有率不是很高，因此，纯电动汽车动力电池管理系统的市场也不是很大。随着纯电动汽车电池管理系统性能的逐步提高和成本的逐渐下降，当纯电动汽车和燃油汽车的成本差距逐渐缩小，纯电动汽车逐步推广，纯电动汽车电池管理系统产品的市场将不断扩大。通过不断提高纯电动汽车动力电池管理系统产品的性能，扩展产品的功能，降低产品的价格将是提高产品市场占有率的有效途径。

成果名称：	纯电动汽车动力电池管理系统核心技术攻关及产品研发	关键词：	纯电动汽车;动力电池;管理系统
成果类别：		一级分类名称：	装备制造
二级分类名称：	运输装备制造	三级分类名称：	公路运输装备
研究起止时间：	2013.01 至2017.07	成果体现形式（应用技术类）：	无
成果属性：		成果体现形式（基础理论类）：
技术成熟度：		技术水平：
研究形式：		学科分类1：
单位名称：	柳州延龙汽车有限公司	学科分类2：
中图分类号1：		所属高新技术类别：
中图分类号2：		课题来源：
应用行业：		课题立项名称：
国家科技计划子类别：		课题立项编号：	桂科重1348003-4
经费实际投入额（万元）：	200.00	评价单位：	广西壮族自治区科学技术厅
评价形式：	无	应用状态：	无
评价日期：	2017.07.14	转让范围：
评价证书号：		推荐单位：	柳州市科学技术局
推广形式：	无	成果登记号：	201713539
成果简介：	①课题来源于背景本课题来源于2013年广西区科技攻关计划项目2：新能源汽车关键技术研究（重大专项）的“纯电动汽车动力电池管理系统核心技术攻关及产品研发”课题，合同编号桂科重1348003-4。动力电池是制约电动汽车推广的关键因素，电动汽车的续航里程和安全性与动力电池的性能直接相关。要提高动力电池的使用寿命和安全性，动力电池管理系统是必不可少的。本课题针对目前纯电动汽车动力电池管理系统存在功能简单、测量精度不高和通用性不强等问题，在电池单体电压测量、电池SOC估计、电池均衡管理、电池绝缘电阻测量、电池热管理、电池安全管理等方面开展研究，设计了一种具有一定通用性的动力电池管理系统。 ②技术原理及性能指标通过专用的电池电压采集芯片LTC6804进行电池组单体电池电压的高精度采集，利用霍尔电流传感器进行电池组电流的采集，利用DS18B20温度传感器进行动力电池箱内多点温度的采集，根据采集的电压和电流信号，通过开路电压和UKF相结合的方法进行电池电量SOC的估计，估计精度较高，不超过2%。针对电池单体电压的不一致性，采用主动均衡管理策略，对单体电池的电压进行均衡管理，降低单体电池的电压的不一致性，延长电池的使用寿命，均衡电压差不超过20mV。对电池组进行热管理和充放电过程管理，对过充、过放、过压、过流、高温、绝缘过低等故障进行诊断和报警显示，测量和诊断结果通过CAN总线传输到显示和报警模块，通过触摸屏进行人机交互操作，通过GSM/GPS/GPRS模块对测量的信息进行远程传输，远程监控平台和手机监控终端可以对电池组的电压、电流、温度、电量SOC、故障信息和位置进行实时的监控，及时了解电池组的工作状态。 ③技术的创造性与先进性在SOC估计方面，本成果根据目前开路电压法、安时计量法、卡尔曼滤波器方法和神经网络法的优缺点，设计了开路电压和UKF相结合的联合估计方法，首先通过开路电压法进行SOC初值的估计，然后利用估计的SOC初值作为UKF估计的初始状态进行SOC的实时估计，在估计过程中，可以根据电池的工作状态进行SOC初值的更新，因此，这种估计方法充分利用了开路电压法估计精度高和UKF自适应性强的特点，在电池充电、放电和静置状态都可以获得准确的SOC估计值。在电池均衡管理方面，目前常用的均衡电路包括电阻均衡、电容均衡、变压器均衡和DC-DC均衡电路，常用的均衡策略包括主动均衡和被动均衡。本成果在综合各种均衡电路优缺点的基础上，设计了一种双层集散式均衡管理系统，将电池组分为不同的模块，在模块内采用集中式的均衡拓扑结构，模块间采用分散式的均衡拓扑结构。均衡初期，采用同轴多绕组DC-DC变换器实现顶层模块间的能量转移，使模块间电压偏差缩小，间接降低了单体间电压差；均衡中期，底层模块内单体电池间还存在不均衡，这时采用电容均衡电路，实现单体电池间能量转移；均衡后期，随着单体电池间电压差逐渐减小，电容均衡速度越来越慢，为了提高均衡速度和均衡精度，采用电阻均衡电路，对电压高的单体电池进行放电。经过三个阶段的均衡操作，最终实现电池组高度均衡。在均衡策略方面，针对电池充电、放电和静置三种不同的工作状态，制定不同的均衡管理策略，采用不同的均衡终止条件，这样，就可以满足电池组复杂多变的工作状态的均衡要求，提高了系统的可靠性和稳定性。 ④技术的成熟程度，适用范围和安全性目前该成果经过国家机动车质量监督检验中心(重庆)检测，结果显示，开发的电池管理系统产品的功能完善，各项指标均符合QC/T 897-2011《电动汽车用电池管理系统技术条件》的相关要求，技术成熟。本成果可以用于各种动力电池，实现动力电池充放电管理、热管理、均衡管理和动力电池电压、电流、温度、绝缘电阻、电量SOC的实时监测和远程故障诊断与报警功能，显著提高动力电池使用的安全性和使用寿命。 ⑤应用情况及存在的问题本成果开发的纯电动汽车动力电池管理系统目前已经在柳州延龙汽车有限公司生产的电动汽车上得到推广应用，随着产品性能的逐步提高和成本的下降，逐步向其它有需求的电动汽车企业推广。电动汽车的市场推广还存在一定的问题，目前，燃油汽车的价格越来越低，纯电动汽车的成本比燃油汽车的成本高，并且充电设施不全，纯电动汽车的使用不是很方便，因此，纯电动汽车的市场占有率不是很高，因此，纯电动汽车动力电池管理系统的市场也不是很大。随着纯电动汽车电池管理系统性能的逐步提高和成本的逐渐下降，当纯电动汽车和燃油汽车的成本差距逐渐缩小，纯电动汽车逐步推广，纯电动汽车电池管理系统产品的市场将不断扩大。通过不断提高纯电动汽车动力电池管理系统产品的性能，扩展产品的功能，降低产品的价格将是提高产品市场占有率的有效途径。
联系人：	唐继光	成果登记日期：	2017-12-11
联系人email：	tangjiguang@163.com	单位代码：	94503475
邮政编码222：	545006	联系人电话：	0772-3591606
单位传真：	0772-3591233	单位通讯地址：	广西壮族自治区柳州市鱼峰区阳和工业新区和悦路北1号
单位所在省市：		单位电话：	0772-3591606
转让收入（万元）：	0	单位属性：
合作完成单位：		已转让企业数（个）：	0
成果发布年份：	2018	知识产权形式：
成果完成人：	张向文;黄斌;许勇;党选举;伍锡如;唐继光;潘明;李含芳;莫太平;任风华;崔继友;周俊赵;陈维金;唐丰欢;张宝红;汝正阳;张进;古昂;于振红;刘政;李晓辉;侯少阳;高冠;汪阳雄	资源采集日期：	2019-04-15

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