受到能源危機(jī)和環(huán)境保護(hù)等因素影響，純電動(dòng)汽車做為一種新興的交通工具，由于其能源利用率高、無(wú)排放、噪聲小以及能量來(lái)源多樣化等優(yōu)點(diǎn)成為汽車工業(yè)一個(gè)重要的研究領(lǐng)域。傳統(tǒng)的電動(dòng)汽車存在續(xù)航里程有限、蓄電池使用壽命太短以及蓄電池尺寸和質(zhì)量的制約等缺點(diǎn)，而鋰離子電池具有高能量密度、高工作電壓、無(wú)記憶效應(yīng)、循環(huán)壽命長(zhǎng)、無(wú)污染、質(zhì)量輕、自放電小等特點(diǎn)，可以很好地解決以上問(wèn)題，所以基于鋰離子電池的電動(dòng)汽車受到越來(lái)越多人們的關(guān)注，鋰離子電池已經(jīng)成為純電動(dòng)汽車的候選能源之一。目前，包括本田、豐田、通用等世界主要的汽車制造商都有在2010年推出鋰離子電動(dòng)汽車的計(jì)劃，國(guó)內(nèi)的比亞迪、吉利、奇瑞也都有類似的計(jì)劃。

純電動(dòng)汽車的電壓要求一般在100V以上，為了達(dá)到這個(gè)工作電壓，必須把幾十個(gè)乃至上百個(gè)單體電池串并在一起，比如文獻(xiàn)[5]所報(bào)道的萬(wàn)向電動(dòng)汽車，使用了84只鋰離子電池單體串聯(lián)。電動(dòng)自行車一般要求電壓在48V左右，所以用于電動(dòng)自行車的鋰離子電池組一般由12～13個(gè)單體電池組成。

由于鋰離子電池的生產(chǎn)工藝限制，鋰離子電池單體之間存在容量、電壓、內(nèi)阻等等的不一致，即使在同一批電池中也會(huì)存在差異。另外，即使是電池組在出廠的時(shí)候一致性比較好，在以后的使用過(guò)程中，這種不一致會(huì)隨著電池組的循環(huán)次數(shù)的增加而增加。

鋰離子電池組中，單體不一致會(huì)造成電池組無(wú)法發(fā)揮最大容量，而且會(huì)極大地縮短電池組的使用壽命。另外，由于鋰離子電池的特殊性，在使用中如果發(fā)生過(guò)充、過(guò)放及過(guò)流等，會(huì)對(duì)電池造成不可逆的損壞，甚至造成安全事故。所以，在鋰離子電池組用于電動(dòng)汽車之前，首先要解決的問(wèn)題之一就是對(duì)電池組的管理。

1、動(dòng)力鋰離子電池管理系統(tǒng)研究現(xiàn)狀

早期的鋰離子電池管理系統(tǒng)一般只具有監(jiān)測(cè)電池電壓、溫度、電流以及保護(hù)等簡(jiǎn)單功能，隨著鋰電池越來(lái)越多地應(yīng)用于大功率設(shè)備，如電動(dòng)汽車，對(duì)電池管理系統(tǒng)的要求越來(lái)越高，鋰離子電池管理系統(tǒng)的功能也越來(lái)越強(qiáng)。一般認(rèn)為，鋰離子電池組管理系統(tǒng)應(yīng)具有以下幾個(gè)功能：電池組外部參數(shù)的檢測(cè)、電池狀況判斷和剩余電量的估計(jì)、電池組的充放電控制、電池電量均衡、提供與外部設(shè)備通信的功能。目前電池外部參數(shù)的檢測(cè)技術(shù)己趨于成熟，現(xiàn)在鋰離子電池管理系統(tǒng)研究的重點(diǎn)是電池剩余電量估計(jì)和電池組的均衡。

1.1電池外部參數(shù)的檢測(cè)

電池外部參數(shù)的檢測(cè)主要包括電池組中單體電池電壓、工作電流和電池溫度的檢測(cè)。通過(guò)這些參數(shù)可以判斷電池的工作狀態(tài)。

1.1.1電壓的檢測(cè)

在所有的電池參數(shù)中，鋰離子電池的電壓最能體現(xiàn)電池的狀況。鋰離子電池過(guò)充過(guò)放的依據(jù)即是鋰離子電池的端電壓，也可以通過(guò)測(cè)量端電壓初步估計(jì)鋰離子電池的SOC。所以對(duì)鋰離子電池的電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)是非常重要的。鋰離子電池組的檢測(cè)方法主要有四種。傳統(tǒng)的測(cè)試方法是用繼電器和電容做隔離處理。

其測(cè)試原理是：首先通過(guò)電容對(duì)電池電壓進(jìn)行取樣，再通過(guò)檢測(cè)電容的電壓就可以得到電池的電壓。第二種方法是浮動(dòng)地技術(shù)測(cè)量電池端電壓，測(cè)量時(shí)窗口比較器自動(dòng)判斷當(dāng)前地電位是否合適，如果正好，啟動(dòng)A/D進(jìn)行測(cè)量，如果太高或太低，則通過(guò)控制器經(jīng)D/A對(duì)地，對(duì)電位進(jìn)行浮動(dòng)控制。第三種方法是共模檢測(cè)法，共模測(cè)量是相對(duì)同一參考點(diǎn)，利用精密電阻等比例衰減測(cè)量各點(diǎn)電壓，然后依次相減得到各節(jié)電池電壓。第四種方法是差模檢測(cè)法，采用運(yùn)算放大器消除電池兩端的共模電壓，完成對(duì)電池電壓的采樣。

第一種測(cè)量方法原理簡(jiǎn)單，但是檢測(cè)精度低，且檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)。浮動(dòng)地技術(shù)測(cè)量由于地電位經(jīng)常受現(xiàn)場(chǎng)干擾發(fā)生變化，不能對(duì)地電位進(jìn)行精確控制，因此會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的測(cè)量精度。共模測(cè)量法電路簡(jiǎn)單，測(cè)量精度低，只適合于串聯(lián)電池?cái)?shù)較少或者對(duì)測(cè)量精度要求不高的場(chǎng)合。差模測(cè)量法精度比其他三種方法都好，如圖1所示的差模檢測(cè)電路，適用于12節(jié)以下的串聯(lián)電池組。在電池組單體電池?cái)?shù)量比較多的情況下，一般是以12節(jié)為一個(gè)電壓檢測(cè)模塊，再通過(guò)總線把所有模塊連接在一起。差模檢測(cè)電路中，由于電壓測(cè)量電路漏電流的影響，會(huì)造成電池組靠近負(fù)極的電池的電量消耗過(guò)多，導(dǎo)致電池組的不一致。