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摘 要：随着我国经济水平的不断提高，我国的能源、环保问题日益突出。电动汽车以自身具有的零排放污染、噪声低、节能环保等优点，将成为未来我国车辆发展的主要技术方向，并被世界各国所重视。动力电池作为电动汽车的关键技术，对于实现电动汽车产业化具有十分重要的作用。换电模式下动力电池的日常运行维护是保证电动车辆安全使用的主要措施之一。
关键词：电动汽车；动力电池；运行管理
中图分类号：TM910.6 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）23-0142-02
动力电池的运行管理主要是对动力电池的电压、充电电流、温度、剩余电量（SOC）等参数进行常态的监测。另一个重点内容是周期性对动力电池进行均衡充换电检测及正负极绝缘电阻的测量，以分析电池正常的工作性状和故障状态，进行故障诊断，隔离故障电池，保证电池使用过程的安全。
1 电动汽车动力电池种类概述
目前，电动汽车电池的种类主要有鉛酸蓄电池、锂离子电池和燃料电池；锂离子电池主要使用锂金属或者锂合金作为负极材料，运用非水电解质溶液的电池。锂离子电池的能量约为100 Wh/kg。具有能量高、质量小、无记忆效应、可快速充电、使用寿命长、自放电效应小、比功率高以及无环境污染等优点，但是其价格昂贵。近年来，锂离子电池被世界各国的汽车公司所重视，是最好的动力源，有十分广阔的市场前景。
2 电动汽车动力电池的运行管理
对锂离子电池的工作特性与影响剩余容量的因素进行分析，旨在有效的实现对锂离子电池进行实时监控，并延长锂电子电池的使用寿命，提高电池的能量效率与运行的安全可靠性。
2.1 锂电子电池的工作特点
①高能量密度。由于锂离子具备多种电极材料，每一种的电极材料的能量密度不同。按照质量进行计算，密度在150～200 Wh/kg；按照体积进行计算，密度在250～530 Wh/kg。
②开路电压高。电池电压的大小和电池的电极材料有关，通常情况下。范围在3.3～4.2 V，是Ni-Cd、Ni-H电池的三倍。
③输出功率高。输出功率与电极材料有关，通常为300～1 500 W/kg。
④无记忆效应。磷酸铁锂电池不具有记忆效应。电池处于不完全放电的状态时，能够随时进行放充电工作，维护比较方便。
⑤充电速度快。能够在1C或者1C以上的电流下进行充电，并且在短时间内能够充入80%～90%电量，极大地提高了充电效率。
⑥工作温度范围广泛。锂电子电池的温度范围比较广泛，在温度-20 ℃～50 ℃范围内能够正常工作。
2.2 影响锂离子电池剩余容量的因素
锂离子电池的充放电过程只一个比较复杂的电化学反应过程。电池剩余容量主要随着电动汽车行驶情况的变化而发生变化，另外，还受到电池的内阻、自放电率、温度以及充放电循环次数等因素的影响。
①电池内阻。电池内阻主要分为欧姆内阻和极化内阻。其中，欧姆内阻指的是由电池本身具备的电极材料、隔膜和电解液产生，和电池自身的结构、大小有关。极化内阻指的是受到电化学反应与浓度差的影响出现的。在锂电子电池充放电时，欧姆内阻变化不大，但是其正负两级在化学反应下所产生的极化内阻会随着电流、剩余电量和温度的变化而发生变化。
②自放电率。电池处于静止状态时，内部存在一些杂质，导致电池的正负极材料被不断消耗，进而减少电池的实际可用量。通常情况下，温度给自放电的影响比较大，电池类型不同，电池的自放电速度也就不同。
③温度。电池所处于的温度环境对电池容量有很大的影响。当温度过高时，那么电池内部的化学活动增加，化学能转变为电能，进而增加电池容量；当温度过低时，那么电池内部的化学活动减少，化学能转变为电能，进而增减少电池容量。
④充放电循环次数。电池的容量会受到充放电次数的增加而不断减少。充电循环次数越多，那么内部活性的物质能力就越低，进而降低了电池的充放电效果。
2.3 电池状态的基本信息管理
电池状态信息的管理是电动汽车动力电池运行管理的重要组成部分，其主要包括了动力电池的电压、电流和温度。电池的状态信息是对电池的实时状态进行监控的重要依据。只有在确保检测准确的前提下，才能够有效的保护电池，延长电池的使用寿命。
①电压和电流的管理。对电池进行电压检测，是对电池工作情况进行衡量的重要指标，电池电压值的检测与采集是保护电池的重要依据。电流作为电池状态信息中的重要参数，其测量的精度对电池的估算电池荷电状态方法估算出的精度有直接的影响。因此，电流的采集精度、抗干扰能力与误差要求较高，对电压值进行采集测量主要对电池组和单体电池进行采集测量。
②温度。在对锂离子电池组进行充放电时，由于充电电流较大，会产生一定的热量。另外，外界的环境温度会对电池组的温度产生影响。电池自身的温度会对电池的充放电效率产生直接的影响。如果电池温度过高，那么温度值会给电池带来不可恢复的损坏，甚至会出现爆炸情况。因此，对电池的温度进行管理是十分有必要的。根据电池箱中电池的分布状态，在每一组电池中都设置一个温度测量点，对每一个电池组的温度情况进行测量，有效的避免电池在工作过程中出现过温现象，有效的延长电池的使用寿命。
2.4 动力电池日常检测项目
汽车用动力电池由于使用工况复杂、使用环境恶劣，电池在使用过程中影响到安全的主要故障形式是漏液，进而引起短路、过流和起火；漏液后电池对外的性状主要表现为正负极对地绝缘电阻偏小，出现正负极的虚电压，因而可以通过测量正负极绝缘电阻，比较测量结果R与出厂定值最小值Rmin的差异，即可判断绝缘电阻是否有损坏，从而采取进一步的故障处理措施；因此除了常态化监测项目外，可根据电池的实际使用频率，每月或每季度进行一次绝缘电阻集中测量是非常必要的；另外对于均衡充换电检测，由于这个项目检测的时间长，可根据实际情况进行抽样检测和在特列情况下（如电池发生异常的碰撞、涉水等情况下）的检测。
3 结 语
总而言之，通过对换电模式的电动汽车动力电池运行管理进行详细的分析，加强对动力电池的电压、电流、温度、剩余电量、绝缘电阻及充换电均衡等方面的管理，保证电池使用过程的安全。
参考文献：
[1] 朱建新，郑荣良，卓斌，等.电动汽车动力电池高压电测试系统的研究[J].汽车工程，2007，（12）.
[2] 廖晓军，何莉萍，钟志华，等.电池管理系统国内外现状及其未来发展趋势[J].汽车工程，2006，（31）.
[3] 付进军，齐铂金，吴红杰，等.一种车载锂离子电池组动态双向均衡系统的研究[J].中国测试技术，2005，（3）.
[4] 姜久春.电池管理系统的概况和发展趋势[J].新材料产业，2007，（11）.
[5] 陈全世，林成涛.电动汽车用电池性能模型研究综述[J].汽车技术，2006，（31）.
[6] 徐臣，李跃武.电动汽车充换电设施新型经营模式初探[J].能源技术经济，2011，（9）.
关键词：电动汽车；动力电池；运行管理
中图分类号：TM910.6 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）23-0142-02
动力电池的运行管理主要是对动力电池的电压、充电电流、温度、剩余电量（SOC）等参数进行常态的监测。另一个重点内容是周期性对动力电池进行均衡充换电检测及正负极绝缘电阻的测量，以分析电池正常的工作性状和故障状态，进行故障诊断，隔离故障电池，保证电池使用过程的安全。
1 电动汽车动力电池种类概述
目前，电动汽车电池的种类主要有鉛酸蓄电池、锂离子电池和燃料电池；锂离子电池主要使用锂金属或者锂合金作为负极材料，运用非水电解质溶液的电池。锂离子电池的能量约为100 Wh/kg。具有能量高、质量小、无记忆效应、可快速充电、使用寿命长、自放电效应小、比功率高以及无环境污染等优点，但是其价格昂贵。近年来，锂离子电池被世界各国的汽车公司所重视，是最好的动力源，有十分广阔的市场前景。
2 电动汽车动力电池的运行管理
对锂离子电池的工作特性与影响剩余容量的因素进行分析，旨在有效的实现对锂离子电池进行实时监控，并延长锂电子电池的使用寿命，提高电池的能量效率与运行的安全可靠性。
2.1 锂电子电池的工作特点
①高能量密度。由于锂离子具备多种电极材料，每一种的电极材料的能量密度不同。按照质量进行计算，密度在150～200 Wh/kg；按照体积进行计算，密度在250～530 Wh/kg。
②开路电压高。电池电压的大小和电池的电极材料有关，通常情况下。范围在3.3～4.2 V，是Ni-Cd、Ni-H电池的三倍。
③输出功率高。输出功率与电极材料有关，通常为300～1 500 W/kg。
④无记忆效应。磷酸铁锂电池不具有记忆效应。电池处于不完全放电的状态时，能够随时进行放充电工作，维护比较方便。
⑤充电速度快。能够在1C或者1C以上的电流下进行充电，并且在短时间内能够充入80%～90%电量，极大地提高了充电效率。
⑥工作温度范围广泛。锂电子电池的温度范围比较广泛，在温度-20 ℃～50 ℃范围内能够正常工作。
2.2 影响锂离子电池剩余容量的因素
锂离子电池的充放电过程只一个比较复杂的电化学反应过程。电池剩余容量主要随着电动汽车行驶情况的变化而发生变化，另外，还受到电池的内阻、自放电率、温度以及充放电循环次数等因素的影响。
①电池内阻。电池内阻主要分为欧姆内阻和极化内阻。其中，欧姆内阻指的是由电池本身具备的电极材料、隔膜和电解液产生，和电池自身的结构、大小有关。极化内阻指的是受到电化学反应与浓度差的影响出现的。在锂电子电池充放电时，欧姆内阻变化不大，但是其正负两级在化学反应下所产生的极化内阻会随着电流、剩余电量和温度的变化而发生变化。
②自放电率。电池处于静止状态时，内部存在一些杂质，导致电池的正负极材料被不断消耗，进而减少电池的实际可用量。通常情况下，温度给自放电的影响比较大，电池类型不同，电池的自放电速度也就不同。
③温度。电池所处于的温度环境对电池容量有很大的影响。当温度过高时，那么电池内部的化学活动增加，化学能转变为电能，进而增加电池容量；当温度过低时，那么电池内部的化学活动减少，化学能转变为电能，进而增减少电池容量。
④充放电循环次数。电池的容量会受到充放电次数的增加而不断减少。充电循环次数越多，那么内部活性的物质能力就越低，进而降低了电池的充放电效果。
2.3 电池状态的基本信息管理
电池状态信息的管理是电动汽车动力电池运行管理的重要组成部分，其主要包括了动力电池的电压、电流和温度。电池的状态信息是对电池的实时状态进行监控的重要依据。只有在确保检测准确的前提下，才能够有效的保护电池，延长电池的使用寿命。
①电压和电流的管理。对电池进行电压检测，是对电池工作情况进行衡量的重要指标，电池电压值的检测与采集是保护电池的重要依据。电流作为电池状态信息中的重要参数，其测量的精度对电池的估算电池荷电状态方法估算出的精度有直接的影响。因此，电流的采集精度、抗干扰能力与误差要求较高，对电压值进行采集测量主要对电池组和单体电池进行采集测量。
②温度。在对锂离子电池组进行充放电时，由于充电电流较大，会产生一定的热量。另外，外界的环境温度会对电池组的温度产生影响。电池自身的温度会对电池的充放电效率产生直接的影响。如果电池温度过高，那么温度值会给电池带来不可恢复的损坏，甚至会出现爆炸情况。因此，对电池的温度进行管理是十分有必要的。根据电池箱中电池的分布状态，在每一组电池中都设置一个温度测量点，对每一个电池组的温度情况进行测量，有效的避免电池在工作过程中出现过温现象，有效的延长电池的使用寿命。
2.4 动力电池日常检测项目
汽车用动力电池由于使用工况复杂、使用环境恶劣，电池在使用过程中影响到安全的主要故障形式是漏液，进而引起短路、过流和起火；漏液后电池对外的性状主要表现为正负极对地绝缘电阻偏小，出现正负极的虚电压，因而可以通过测量正负极绝缘电阻，比较测量结果R与出厂定值最小值Rmin的差异，即可判断绝缘电阻是否有损坏，从而采取进一步的故障处理措施；因此除了常态化监测项目外，可根据电池的实际使用频率，每月或每季度进行一次绝缘电阻集中测量是非常必要的；另外对于均衡充换电检测，由于这个项目检测的时间长，可根据实际情况进行抽样检测和在特列情况下（如电池发生异常的碰撞、涉水等情况下）的检测。
3 结 语
总而言之，通过对换电模式的电动汽车动力电池运行管理进行详细的分析，加强对动力电池的电压、电流、温度、剩余电量、绝缘电阻及充换电均衡等方面的管理，保证电池使用过程的安全。
参考文献：
[1] 朱建新，郑荣良，卓斌，等.电动汽车动力电池高压电测试系统的研究[J].汽车工程，2007，（12）.
[2] 廖晓军，何莉萍，钟志华，等.电池管理系统国内外现状及其未来发展趋势[J].汽车工程，2006，（31）.
[3] 付进军，齐铂金，吴红杰，等.一种车载锂离子电池组动态双向均衡系统的研究[J].中国测试技术，2005，（3）.
[4] 姜久春.电池管理系统的概况和发展趋势[J].新材料产业，2007，（11）.
[5] 陈全世，林成涛.电动汽车用电池性能模型研究综述[J].汽车技术，2006，（31）.
[6] 徐臣，李跃武.电动汽车充换电设施新型经营模式初探[J].能源技术经济，2011，（9）.