2018年动力电池与电池管理系统关键技术发展趋势分析

第一篇：2018年动力电池与电池管理系统关键技术发展趋势分析

2018年动力电池与电池管理系统关键技术发展趋势

分析

目前是2017年年底了，大家都在分析2018年中国新能源汽车技术发展趋势。而科技部《新能源汽车2018年重点专项申报指南》已经发布，对企业而言很有指导意义。下面是笔者学习《申报指南》后，对2018度年动力电池与电池管理系统关键技术发展趋势的分析。

一、中国新能源汽车关键技术主攻方向

《申报指南》列出2018年中国新能源汽车技术的主攻方向是：

动力电池与电池管理系统；电机驱动与电力；电子、电动汽车智能化；燃料电池动力系统；插电/增程式混合动力系统；纯电动力系统。

一共6个方向下，再细分24个研究任务。《新能源汽车2018年重点专项申报指南》就是顶层设计的具体体现。

①企业与政府规划要保持一致，企业经营活动（含技术攻关）要在政府的顶层设计下开展。

②企业2018年具体的新能源汽车研究（开发）项目必须在6个方向下、24个研究任务之中;③企业具体技术研究和开发项目，理应与中央政府年度计划技术攻关项目对应起来。

二、2018年动力电池与电池管理系统研究任务分为5个：

1.高安全高比能乘用车动力电池系统技术（重大共性关键技术类）

①研究内容：

针对乘用车高集成度要求，开展基于整车一体化的电池系统的机-电-热设计；开发先进可靠的电池管理系统和紧凑、高效的热管理系统；开展模块、系统的电气构型与参数匹配、耐久性和可靠性的设计与验证；基于热仿真模型、热失控和热扩散致灾、分析模型，研究电池系统火灾蔓延及消防安全措施，开展电池系统 的安全设计与防护系统的开发与验证；开展电池系统的轻量化、紧凑化技术以及制造工艺与装配技术研究，开发高安全、高比能乘用车动力电池系统；开展电池系统性能测试评价技术研究。

②考核指标：

电池系统的比能量≥210Wh/kg，循环寿命≥1200次（80%放电深度（DOD），模拟全年气温分布），全寿命周期、宽工作温度范围内荷电状态（SOC）、功率状态（SOP）和健康状态（SOH）的估计误差绝对值≤3%，单体电池之间的最大温差≤2℃，快速充电至80%以上SOC状态所需时间≤1小时，满足安全性等国标要求和宽温度使用范围要求，并符合ISO26262ASIL-C功能安全要求及行业标准要求，成本≤1.2元/Wh，年生产能力≥1万套，产品至少为2家整车企业配套，装车应用不低于3000套；提交热失控和热扩散事故致灾分析和危害评测报告；建立基于整车一体化的电池系统的设计、制造与测试规范。

③笔者解读：

乘用车动力电池系统技术主攻方向是：

i）是整车一体化的电池系统，而不是目前一些厂家积极倡导的换电模式技术；

ii）电池系统的比能量≥210Wh/kg，循环寿命≥1200次（80%放电深度（DOD），这个比能量≥210Wh/kg这个指标，说明这个电池一定指三元电池，磷酸铁锂电池在乘用车推广几乎没有可能。

iii）电池系统的成本≤1.2元/Wh，说明目前电池系统的成本基本上高于它，是后续的补贴的门槛。

2.高安全长寿命客车动力电池系统技术

①研究内容：

针对客车超高安全等级和超长质保里程的实际应用需求，开展基于模块式、分散式布局的动力电池系统总体构型、功能和机-电-热一体化设计技术研究；开发先进可靠的电池管理系统和高效热管理系统；开展动力电池系统的电气构型与参数匹配，以及耐久性和可靠性的设计与验证；基于热仿真模型、热失控和热扩散致灾分析模型，研究电池系统火灾蔓延及消防安全措施，开展电池系统的安全设计以及防护系统、监控系统的开发与验证；突破电池系统的轻量化、紧凑化技术，建立电池系统的智能化制造工艺，开发高安全、长寿命客车动力电池系统；开展电池系统性能测试评价技术的研究。

②考核指标： 电池系统的比能量≥170Wh/kg，循环寿命≥3000次（80%DOD，模拟全年气温分布），全寿命周期、宽工作温度范围内SOC、SOP和SOH估计误差绝对值≤3%，单体电池之间的最大温差≤2℃，快速充电至80%以上SOC状态所需时间≤15分钟，满足安全性等国标要求和宽温度使用范围要求，并符合ISO26262ASIL-C功能安全要求及行业标准要求，确保单体热失控后30分钟内系统无起火爆炸，成本≤1.2元/Wh，年生产能力≥3000套，产品至少为3家整车企业配套，装车应用不低于1000套；提交热失控和热扩散事故致灾分析和危害评测报告；建立电池系统设计、制造与测试的技术规范。

③笔者解读：

客车动力电池系统技术主攻方向是：

i）基于模块式、分散式布局的动力电池系统的研究，这个说明，客车动力电池系统不同于乘用车要求，一个是一体化，一个是模块式、分散式。

ii）电池系统的比能量≥170Wh/kg，循环寿命≥3000次（80%DOD，这个说明，对客车而言磷酸铁锂依然是主推对象，寿命是主要指标；

iii）单体热失控后30分钟内系统无起火爆炸，这个指标说明，安全时间不低于30分钟，是后续的主观方向。

iv）客车动力电池系统成本≤1.2元/Wh，这个指标说明，整车企业关心是系统成本，而不电池单体价格。

3.高比能锂/硫电池技术

①研究内容：

探索硫电极反应新机制，开发高比容量、长寿命的硫电极材料及适配电解液体系；研究锂枝晶的生长机制及抑制措施，开发兼具高循环库伦效率和良好循环稳定性的锂负极；开展高强度、高安全性功能隔膜的研究；掌握高负载硫电极以及锂/硫电池的设计与制备技术；开展锂/硫电池安全性改善技术的研究，开发高安全、长寿命的锂/硫动力电池，实现装车考核。

②考核指标：

单体电池比能量≥400Wh/kg，循环寿命≥500次（100%DOD），安全性达到国标要求。

③笔者解读：

i）锂/硫电池是新型电池，是要准备实现装车要求，目前上车条件不成熟。

ii）单体电池比能量≥400Wh/kg，循环寿命≥500次（100%DOD），这个指标对乘用车和客车而言，不符合其寿命要求。

4.高比能固态锂电池技术

①研究内容：

开展固态聚合物电解质、无机固体电解质的设计及制备技术的研究，开发宽电化学窗口、高室温离子电导率的固态电解质体系；研究活性颗粒与电解质、电极与电解质层的固/固界面构筑技术和稳定化技术，开发固态电极和固态电池的制备技术；开展固态电池的生产工艺及专用装备的研究，开发高安全、长寿命的固态锂电池，实现装车示范。

②考核指标：

室温下，单体电池比能量≥300Wh/kg，循环寿命≥2000次（0.3C以上倍率充放电，100%DOD），安全性达到国标要求，实现装车考核。

③笔者解读： i）锂/硫电池技术、固态锂电池技术，是下一代的要实现装车要求的电池。

ii）目前市场流行说法的新型电池，离实现装车要求会更远。

iii）其他实现过装车的老电池，无论如何改进，没有可能再推荐上车了。

5.动力电池测试与评价技术

①研究内容：

研究动力电池关键材料和单体的性能评测方法，构建“材料-电池-性能”闭环联动评价机制；研究电池在全生命周期内电性能、安全性能的演化规律，建立仿真分析技术；开展管理系统的功能评价和性能表征方法的研究，开发软硬件测试设备或装置；研究电池系统的性能评测方法及面向实际工况的可靠性、热安全和功能安全等评价方法，开展电池热失控和热扩散的致灾分析，研究动力电池安全等级分类标准；开展国内外动力电池系统的对标分析，建立动力电池权威测试评价平台和数据库。

②考核指标：

建立动力电池的全面评价体系，包括从材料到系统的电性能测试方法，单体电池在全生命周期的安全性表征方法，管理系统的功能与性能评测方法，动力电池系统面向实际工况的可靠性、热安全与功能安全等评估方法；建立具有国际先进水平的动力电池测试评价平台；在测试评价和动力电池安全等级分类方面形成10项以上标准提案；建立产品数据库，其中电池系统样本数不少于200个。

③笔者解读：

i）研究动力电池关键材料和单体的性能评测方法意义重大，这是电池厂家必须要解决参与的；

ii）整车厂家对这些动力电池关键材料和单体的性能评测方法，主要是了解而已。

三、电池系统技术关键技术发展趋势总结

①乘用车动力电池系统技术关键技术主攻方向，具体是指一体化设计为重心的高安全高比能，关键指标指标为：电池系统的比能量≥210Wh/kg，循环寿命≥1200次（80%放电深度（DOD）。

②客车动力电池系统技术关键技术主攻方向，具体是指分布式化设计为重心的高安全长寿命，关键指标指标为：电池系统的比能量≥170Wh/kg，循环寿命≥3000次（80%DOD）。

③乘用车动力电池系统、客车动力电池系统成本指标是成本≤1.2元/Wh。这个结论是补贴政策再退坡的重要依据。

④乘用车用三元电池，客车主推铁锂电池，是基本态势，客车要求快充，快充时间为：15分钟以下。

⑤高比能锂/硫电池、高比能固态锂电池是下一代电池，目前还没有强调其寿命要求，2018年上规模装车，可能性不大。

⑥电动客车安全是关键指标是：单体热失控后30分钟内系统无起火爆炸。

总结：

①关键技术发展趋势是由有时间节点指标来体现的。一些形容词，可以多次用，但是指标值才是理解和掌握关键技术的核心。

②科技部《新能源汽车2018年重点专项申报指南》是国家级的，其指标值最具有权威性，其他专家（学者）的信息，不代表顶层设计。

来源：第一电动网

作者：雷洪钧

第二篇：浅谈水利工程管理与关键技术

浅谈水利工程管理与关键技术

克旗水电开发公司王立学

摘要 ： 我国近年来在水利工程建设上取得了突飞猛进的发展，在水利工程管理方面也走上了法制化、规范化和现代化的轨道。尽管如此，我国水利工程建设与管理仍存在一些问题。本文针对水利工程中存在的一些普遍的问题进行分析，并对水利工程管理进行了探讨。关键词 ： 水利工程； 管理； 关键技术

l 我国水利工程管理的现状

目前我国水利工程管理，已经从粗放型向集约型转化，从适应计划经济到适应市场经济的转化。在管理体系上，实行从中央到地方分级负责的管理体制，并分为水行政主管部门及业务管理部门两个体系。在法规建设方面，先后颁布了《 中华人民共和国水法》、《 中华人民共和国防洪法》、《 中华人民共和国河道管理条例》、《 中华人民共和国防汛条例》 及《 水库大坝安全管理条例》 等水利工程管理的根本法规，并订了相应的配套法规，如 《 混凝土大坝安全监测技术规范》、《 土石坝安全监测技术规范》、《 防洪标准》、《 水库大坝安全鉴定办法》、《 水库大坝注册登记办法》、《 水闸安全鉴定规定》、《 水利建设项目经济评价规范》以及《 水库大坝安全评价导则》等几十种法规和技术标准。在上述法规的规范和指导下，使水利工程管理逐步走上法制化、规范化、科学化及现代化的轨道。水利工程建设与管理中存在的主要问题．1 部分已建工程设计标准偏低，工程质量有待提高，不能满足 防洪兴利需要

例如，一些大江大河的堤防工程普遍存在堤顶高程不足、堤身断面单薄、堤基渗涌严重等问题。以长江为例，1998年洪水期间，仅中下游干堤就出现险情 6100 处，高位时，每天险情300余处。洪水灾害所造成的损失极其严重，据统计，l993一 l998年，全国洪灾造成的直接经挤损失高达 10500亿元。我国已建各类水库大坝86 000余座，病险水库占 40％左右。这些病险水库有的降低水位，甚至空库运行，严重影响其效益的发挥；有的带病运行，对下游人 民的生命财产构成严重威胁，一旦失事，将会造成惨重损失。2 ．2 “ 重建轻管” 使水利工程管理手段落后，技术水平低，影响工程建设及其效益的发挥

例如，大量的水利工程年久失修，不少病险工程没能得到及时除险加固。在管理手段和技术方面，就水利工程安全监测(控)而言，目前的监测(控)覆盖范围及水平与我国水利工程安全和调度运行要求还很不相称，我国至今还没有一个关于工程安全监测和评价的国家级水利工程管理信息系统。在管理“ 软件”上，无论是水利工程安全管理，还是除险加固安排与资金投入都需要对工程做出安全风险分析和评估。．3 水利工程建设跟不上国民经济和社会及环境发展的需要

目前的水利工程建设落后于形势需要，有些大江大河至今仍无控制性水库工程，缺乏对洪水的调控手段，致使防洪处于被动局面。

北方的干旱缺水严重影响人民生话和国民经济发展及生态环境，中央提出的西部大开发战略也必须要有足够水资源作保证。我国修建了不少地面水库，可对资源丰富的地下水库的利用却研究的不多。我国在解决北方、西部的干旱缺水和生态恶化问题时，应结合地下水库的利用采取综台治理措施。我国城市建设发展很快，现代化大都市的污水排放及处理是必须解决的环保问题，尤其是工业化大都市。3 水利工程建设所需采用的关键技术．1深覆盖层堤坝地基渗流控制技术

完善防渗体系、防渗效果检测技术，分析超深、超薄防渗墙防渗机理，开发质优价廉的新型防渗土工合成材料，开发适应大变形的高抗渗塑性混凝土。．2 堤防崩岸机理分析、预报及处理措施

崩岸形成的地质资料及河流地质作用分析、崩岸变形破坏机理分析、崩岸稳定性分析及评价研究、崩岸监测研究及预报技术研究、崩岸防治及施工技术研究、崩岸预警抢险应急技术及决策支持系统研究。.3 水利工程老化及病险 问题分析

水利工程老化病害机理、堤防隐患探测技术与关键设备、病险堤坝安全评价与除险加固决策系统、堤坝渗流控制和加固关键技术、长效减压技术、堤坝防渗加固技术，已有堤坝防渗加固技术的完善与规范化。．4 水利工程监测技术

高精度、耐久、强抗干扰的小量程钢弦式孔隙水压力计，智能型分布式自动化监测系统，水利工程中的光导纤维监测技术，大型水利工程泄水建筑物长期动态观测及数据分析评价方法研究，网络技术在水利工程监测系统中的应用，大坝工作与安全性态评价专家系统，堤防安全监测技术，水利工程工情与水情 自动监测系统，及高坝及超高坝的关键技术 ：设计参数的分析，强度、变形及稳定计算分析，高速及超高速水力学研究。．5 碾压混凝土及面板胶结堆石筑坝新技术的研究

对于碾压混凝土坝，涉及结构设计的改进、材料配比的研究、施工方法的改进、温控方法及施工质量控制；做好面板胶结堆石坝，集料级配及掺人料配台比的试验。做好胶结堆石料的耐久性、坝体可能的破坏形态及安全准则、坝体及其材料的动力特性、高坝坝体变形特性及对上游防渗体系的影响做好认真分析。另外水利工程抗震技术，工程地震反应及安全监测，震害调查，抗震设计，以及抗震加固技术应用。．6 高边坡技术研究

高边坡工程力学模型破坏机理和岩石力学参数研究，高边坡研究中的岩石水力学研究，高边坡稳定分析及评价技术，高边坡加固技术及施工工艺研究，高边坡监测技术研究，以及高边坡反馈设计理论和方法研究。．7 地下工程

复杂地质环境下大型地下洞室群岩体地质模型的建立及地质超前预报方法，不均匀岩体围岩稳定力学模型及岩体力学作用研究，围岩结构关系研究，岩石力学参数确定及分析研究，强度及稳定性准则研究，应力场与渗流场的耦台研究，大型地下洞室群工程模型研究，洞室群布臵优化，洞口边坡与洞室相互影响及其稳定性 和变形破坏规律研究，地下洞室群施工顺序、施工技术优化，地下洞室围岩加固机理及效应研究，大型地下洞室群监测技术研究，隧洞盾构施工关键技术研究，岩爆的监测、预报及防治技术以及围岩大变形支护材料和控制技术。．8 新型材料及新型结构

新型材料研究涉及新型混凝土外加剂与掺合料、自排水模板、各种新型防护材料、各种水上和水下修补新材料、各种土工合成新材料，以及用于灌浆的超细水泥等。．9 做好水利工程安全管理信息系统

建立现场 自动采集系统，远程传输系统的开发研制，中心站网络系统与综合数据库的建立及信息接收子系统、数据库管理子系统、安全评价子系统与信息服务子系统等，以及建立中央指挥站。4 结束语

水利是国民经济的基础设施，目前，水利已经成为经济社会发展的制约因素，洪涝灾害、干旱缺水及水生态恶化是水利工作亟待解决的三大问题，水利工程建设与管理应围绕解决这三大问题开展工作。科学技术是第一生产力，要做好水利科技发展规划，并付诸实施。在采取必要的水利工程措施的同时，还要采取相应的非工程措施。

第三篇：揭秘动力电池管理系统(BMS)的核心技术

揭秘动力电池管理系统(BMS)的核心技术（附：十大动力电池企业榜单）

2016-03-18 17:50 来源:中汽技术信息

关注我，请点击标题下方的“中汽技术信息” 什么是BMS的核心技术？

最近看到国内某企业的宣传牌，因为采用AUTOSAR的软件构架这样的底层软件而声称“全面掌握BMS软硬件技术”、“达到世界先进水平”、“采用多重均衡控制能力”。很能够吸引眼球。这些东西是BMS的核心技术吗？ 通常BMS系统通常包括检测模块与运算控制模块。

检测是指测量电芯的电压、电流和温度以及电池组的电压，然后将这些信号传给运算模块进行处理发出指令。所以运算控制模块是BMS的大脑。控制模块一般包括硬件、基础软件、运行时环境（RTE）和应用软件。其中最核心的部分——应用软件。对于用Simulink 开发的环境的一般分为两部分：电池状态的估算算法和故障诊断以及保护。状态估算包括SOC（State Of Charge）、SOP（State Of Power）、SOH(Stateof Health）以及均衡和热管理。

电池状态估算通常是估算SOC、SOP和SOH。SOC（荷电状态）简单的说就是电池还剩下多少电；SOC 是BMS中最重要的参数，因为其他一切都是以SOC为基础的，所以它的精度和鲁棒性（也叫纠错能力）极其重要。如果没有精确的SOC，加再多的保护功能也无法使BMS正常工作，因为电池会经常处于被保护状态，更无法延长电池的寿命。此外，SOC的估算精度也是十分重要的。精度越高，对于相同容量的电池，可以有更高的续航里程。所以，高精度的SOC估算可以有效地降低所需要的电池成本。比如克莱斯勒的菲亚特500e BEV，可以一直放电 SOC=5%。成为当时续航里程最长的电动车。

下图是一个算法鲁棒性的例子。电池是磷酸铁锂电池。它的SOCvs OCV曲线在SOC从70%到95%区间大约只变化2-3mV。而电压传感器的测量误差就有3-4mV。在这种情况下，我们有意让初始SOC有20%的误差，看看算法能不能够把这20%的误差纠正过来。如果没有纠错功能，SOC会按照SOCI的曲线走。算法输出的SOC是CombinedSOC也即是图中的蓝色实线。CalculatedSOC是根据最后的验证结果反推回去的真正SOC。

SOP是下一时刻比如下一个2秒、10秒、30秒以及持续的大电流的时候电池能够提供的最大的放电和被充电的功率。当然，这里面还应该考虑到持续的大电流对保险丝的影响。

SOP的精确估算可以最大限度地提高电池的利用效率。比如在刹车时可以尽量多的吸收回馈的能量而不伤害电池。在加速时可以提供更大的功率获得更大的加速度而不伤害电池。同时也可以保证车在行驶过程中不会因为欠压或者过流保护而失去动力即使是在SOC很低的时候。这么一来，所谓的一级保护二级保护在精确的SOP面前都是过眼云烟。不是说保护不重要。保护永远都是需要的。但是它不可能是BMS的核心技术。对于低温、旧电池以及很低的SOC来说，精确的SOP估算尤其重要。例如对于一组均衡很好的电池包，在比较高的SOC时，彼此间SOC可能相差很小，比如1-2%。但当SOC很低时，会出现某个电芯电压急速下降的情况。这个电芯的电压甚至比其他电池电压低1V多的情况。要保证每一个电芯电压始终不低于电池供应商给出的最低电压，SOP必须精确地估算出下一时刻这个电压急速下降的电芯的最大的输出功率以限制电池的使用从而保护电池。估算SOP的核心是实时在线估算电池的每一个等效阻抗。

SOH 是指电池的健康状态。它包括两部分：安时容量和功率的变化。一般认为：当安时容量衰减20%或者输出功率衰减25%时，电池的寿命就到了。但是，这并不是说车就不能开了。对于纯电动车EV来说安时容量的估算更重要一些因为它与续航里程有直接关系而功率限制只是在低SOC的时候才重要。对于HEV或者PHEV来说，功率的变化更为重要这是因为电池的安时容量比较小，可以提供的功率有限尤其是在低温。对于SOH的要求也是既要高精度也要鲁棒性。而且没有鲁棒性的SOH是没有意义的。精度低于20%，就没有意义。SOH的估算也是基于SOC的估算。所以SOC的算法是算法的核心。电池状态估算算法是BMS的核心。其他的都是为这个算法服务的。所以当有人声称突破了或者掌握了BMS的核心技术，应该问问他到底做了BMS的什么？是算法还是主动均衡或者只做BMS的硬件和底层软件？或者只是提出一种BMS的结构方式？

有人说特斯拉之所以牛，是因为它的BMS可以管理7104节电池。这是它牛的地方吗？它真的是管理7104节电池吗？特斯拉model S确实用了7104节电池，但是串联在一起的只有96节，并联的只能算一节电池不管你并联多少节。为什么？因为其他公司的电池组也是只计算串联的个数而不是并联的个数。特斯拉凭什么要特殊呢？事实上，如果你了解特斯拉的算法，你就会知道特斯拉的算法不仅需要大量的工况数据定标，而且还不能保证在任何情况下尤其是在电池老化以后的估算精度。当然，特斯拉的算法比几乎所有国内的BMS算法还是好很多。国内的BMS算法几乎都是电流积分加开路电压的方法用开路电压计算初始SOC，然后用电流积分计算SOC的变化。问题是如果启始点的电压错了，或者安时容量不准，岂不是要一错到底直到再次充满才能纠正？启始点的电压错会出错吗？经验告诉我们，会的，尽管概率很低。如果要保证万无一失，就不能只靠精确的启始点的电压来保证启始SOC的正确。中国新能源汽车均衡问题出在哪里？

去年经过专家评选的某主动均衡技术荣获某锂电金球奖。其理由是它的核心技术--主动均衡技术能够延长电池寿命30%续航里程20%。这一看就不靠谱。因为根本无法定量。你和谁比能够延长寿命30%？和自己比有意义吗？和没有均衡比吗？那你的水平就差远了。和别人比，应该与最好的比才有意义。世界上不说最好的至少还可以的BMS都没有均衡问题。你怎么延长寿命30%呀？延长续航里程也是一样的道理。比如克莱斯勒的Fiat500e,它的SOC容许一直放到5%。请问你还怎么延长20%的续航里程呀？再进一步说，主动均衡难吗？硬件2008年TI就向我当时所在的公司推销它的主动均衡IC了。算法不外乎是同模组到电池相互均衡和不同模组之间的电池相互均衡。通用汽车公司早在6-7年前就已经完成了仿真验证。连文章都有了。从算法角度讲完全没有难度可言。而且主动均衡根本也不是网上说的是“主动均衡功能一直以来是国外产品的杀手锏”。

国外为什么基本上不用主动均衡呢？主要是考虑到成本问题。如果被动均衡就能够搞定，为什么要用主动均衡呢？国内为什么极力鼓吹主动均衡呢？笔者认为主要是被动均衡搞不定。说起被动均衡，绝大多数人告诉笔者说是因为国内电池质量太差一致性不好。但是通过交谈笔者发现根本原因在于概念不清、方法不对。要不然怎么会开车时均衡会越均衡越差？均衡的效果是可以计算出来的。所谓多重均衡技术，分明是没有一种手段可以搞定均衡。有人说被动均衡浪费了很多电。所以不好。以96节串联的电池组为例，我们可以算出在最差情况下，被动均衡到底浪费了多少电。如果均衡电流是0.1A，一节电池在被均衡时大约要浪费0.4W。最差的情况是有95节电池都需要放电，所以，最差情况是有0.4X95=38W。还不如汽车的一个大灯（大约45瓦）费电。如果不是最差的情况，也许只要十几瓦甚至几瓦就够了。所以，尽管被动均衡浪费了一点电，但是它如果能够极大地延长电池的寿命，何乐不为呢？还有人说，对于比较大的安时容量的电池来说0.1A电流太小。如果能够把不均衡消灭在萌芽状态，就不会有无能为力情况的出现。如果电芯本身已经不能正常工作了，无论是主动均衡还是被动均衡都是无能为力的。所以，不能完全责怪电池的一致性不好。也需要从自身找原因。

笔者曾经做过的车里有两款PHEV的车，开了才几个月电池组内的SOC相差高达45%。而且由于SOC、SOP的问题，车在路上经常抛锚。公司一致认为是电池质量问题而且一致同意更换电池供应商。但是我仅仅只是更改了算法，就把均衡的问题解决了。而且是在公司明确规定不许充电的情况下做的。因为已经有一辆车由于电池问题出了事故。电池组中电芯SOC的差别由45%降到了3%。现在车已经行驶了十几万公里了。抛锚的问题再也没有发生过。

怎样的算法才算核心技术？

从控制的角度来说，一个好的算法应该有2个标准：准确性和鲁棒性（纠错能力）。精度越高越好的道理在这里就不多说了。前面提到的电流积分加开路电压实际上是用开路电压纠错，但是这种方法与在线实时纠错相比，显然鲁棒性差远了。这是为什么国外大公司都在用在线实时估算开路电压来实现在线实时纠错的原因。

为什么在这里要强调实时在线估算？它的好处在哪里？通过实时在线估算估算出电池的所有等效参数，从而精确地估算出电池组的状态。实时在线估算极大的简化了电池的标定工作。使得对一致性不太好电池组状态的精确控制成为现实。实时在线估算使得无论是新电池还是老化后的电池，都能保持高精度(Accuracy)和超强的纠错能力(Robustness or errorcorrection capability)。

国内一些人往往不知道别人的算法是什么，一看某个厂家为某名厂生产BMS的某些零部件就认为掌握了BMS核心技术，这样说法是欠妥的。那些要花成千上万块钱去买的大部头的出版物评论各个厂家BMS优劣的却不管各个BMS算法或者说在核心技术方面的区别，实际意义太小。只看是不是为某个有名的OEM提供BMS就认为牛，也不知道到底提供BMS里面的什么东西。不知道有没有一种崇洋的心理。

目前世界上BMS做得最好的应该有什么特点呢？它可以在线实时估算电池组的电池参数从而精确估算出电池组的SOC、SOP、SOH，并且能够在短时间内纠正初始SOC超过10%的误差以及超过20%的安时容量的误差或者百分之几的电流测量误差。美国通用汽车公司在6年前研发沃蓝达时就做过一个实验来测试算法的鲁棒性：将3串并联在一起的电池组拿掉一串，这时内阻增加1/

3、安时容量减小1/3。但是BMS并不知道。结果是SOC、SOP 在不到1分钟就全部纠正SOH随后也被精确地估算出来。这不仅说明算法的强大的纠错能力，而且说明算法可以在电池的整个生命周期中始终保持估算精度不变。

对于电脑而言，如果出现蓝屏，我们一般只需要重新启动电脑就算了。可是，对于汽车，那怕抛锚的概率只有万分之一也是难以容忍的。所以，与发表文章不同，汽车电子需要保证在任何情况下都能工作。做一个好的算法需要化极大精力去解决那些发生概率只有千分之

一、万分之一的情况。只有这样才能保证万无一失。比如说当车高速行驶在盘山公路上，大家所知道电池模型都会失效。这是因为持续的大电流会很快消耗掉电极表面的带电离子，而内部的离子来不及扩散出来，电池电压会急剧下降。估算出SOC会有较大的误差甚至会有10% 以上的误差。精确的数学模型就是数学物理方法教科书上讲的扩散方程。但是它无法用在车上因为数值解的运算量太大。BMS的CPU运算能力不够。这不仅是一个工程难题，也是一个数学和物理的难题。解决这样的技术难题，可以化解已知的几乎所有影响电池状态估算的极化问题。BMS的状态估算技术才是BMS的核心技术。尽管已经过去了6年，目前世界上仍然没有一家供应商能够做到这样的高精度和高鲁棒的水平来保证电池工作的万无一失。就连现在红的发紫的特斯拉也望尘莫及。这不是在吹牛。特斯拉的粉丝一定听说过特斯拉在北京大街上被拖走的事迹吧。特斯拉的算法也不能保证电池老化后的精度和鲁棒性。只有能够保证高精度、高鲁棒的算法才是杀手锏！没有这样的技术怎么弯道超车？ 作者简介

林健，国家千人计划特聘专家。曾服务于福特、通用和克莱斯勒。主要领导了通用沃蓝达BMS、克莱斯勒的两款PHEV和菲亚特500eBMS的开发和量产。获GM 研发创新奖，最有价值员工奖。专利应用于GM所有的在量产的新能源车并获GM最高科技发明奖。（来源：盖世汽车新能源）

第四篇：物流信息管理系统的发展趋势分析

物流信息管理系统的发展趋势分析

[摘 要] 本文根据现实物流领域的实际应用需要，解释了建立物流信息管理系统的支撑环境，分析了物流信息系统建设的业务需求，说明了物流管理信息系统建设中存在的问题，提出了物流信息系统的建设目标和基础保障，研究了我国物流信息管理系统的发展趋势。

[关键词] 物流；物流信息；物流信息管理系统；发展研究

The development trend of logistics information management

system analysis

ZouTingting201193250223

Abstract :According to the needs of real practical application in the field of logistics, this paper explains the build support environment of the logistics information management system, analyzes the business requirements for the construction of logistics information system, illustrates the problems existing in the construction of logistics management information system, this paper puts forward the construction of logistics information system target and basic guarantee, studied the development trend of the logistics information management system in our country.Key words: logistics;Logistics information;Logistics information management system;development research

1引言

科学技术的不断创新发展，推动着物流行业产生全方位、多层次的巨大变革，特别是电子技术、通信技术、信息技术向物流领域的渗透，凸现了信息的巨大价值，对物流信息的识别、捕捉、传递、处理、存储的能力及其在物流信息技术与物流信息系统的应用直接影响到物流生产、经营、决策领域。

当前，物流领域正在发生一场革命，这就是物流要借助新思想、新技术对传统的运输业务、仓储业务、搬运装卸、包装分拣活动进行改造，实现不断地提高货物流通速度、降低货物流通成本、提高物流品质、加快资金周转、保证货物安全的目标。

物流信息管理系统是由人和计算机组成的人机系统。它不仅要考虑技术问题，而且要考虑组织问题和人的行为问题。应当指出，拥有信息不等同于理解信息，理解信息需要进行数据挖掘和商业智能，然后采取行动，因为只有这样才能够做到QR（快速响应）、JIT（即时）、ECR（有效客户响应）。

2物流必须依靠信息管理系统的支撑才能良好发展

现代物流信息系统的建立，需要全员参与，共同建设。必须依靠各个行业、地区、企业的协同配合，借助于技术、管理、通讯和覆盖全国的服务网络，分步骤、分层次逐步建设。由于物流生产地与需求地存在空间差异，物流生产力的布局也不够均衡，为了做好物流生产业务，必须在物流信息捕捉上下功夫。目前，在各个地区建立公共的物流信息发布交流平台，对于降低找货成本、优化物流站点与线路就显得至关重要。

信息技术是物流系统应用的基础。在物流领域常用的信息技术主要有：信息采集技术、识别技术、信息传递与转换技术、存储技术、查询技术等，采用这些技术可以改善物流业务流程，提高物流质量。

在物流企业内部，在生产与运作、经营与管理等方面借助于信息或信息系统，能够有效

地实现物流业务目标。比如，通过使用GPS 技术与GIS 系统，能够对车辆和货物进行跟踪，保证了货物安全，也便于客户随时随地查询。

3我国物流业信息化的基本情况

3.1取得的成绩

(1)物流政务信息化建设取得了一定的成绩，利用已开发建设的网络资源库，建立了交通运输信息网络（CTInet）网管中心，交通科技信息资源网的建设也推动了物流信息信息系统建设的发展。

(2)物流企业信息化正在向实用方向发展物流、电子商务的开展已经将运输与信息化紧紧地结合在一起。货运信息系统的开发成功，为企业构筑了货运信息平台，提高了运输效率。

(3)港口和航运物流企业信息化水平进一步提高

我国港口企业已基本实现了生产调度、集装箱码头、散货码头的计算机管理，骨干运输企业集团在实现网络互通，信息共享的基础上，重视自身IT 资源的增值服务，提高了竞争力。

3.2存在的问题

由于信息化工作是一项复杂的系统工程，再加上信息技术本身的发展非常迅猛，客观上使得物流信息管理存在不少问题，概括起来是：一是信息化覆盖的广度不够，与物流建设粘结力不够强；二是信息资源缺乏统筹开发，共享率低，更新速度慢；三是行业信息化标准、规范不健全；四是统筹规划力度不够，重复建设比较严重；五是信息类专业人才缺乏，特别是既懂信息技术，又熟悉物流业务的复合型人才匮乏；六是职工队伍整体素质不高。4我国物流信息管理系统发展趋势

物流信息信息系统的建设要立足于物流业务本身，充分分析现实的物流业务需求和未来发展趋势，利用先进技术或实用技术来对物流信息系统进行规划、分析、设计、实现、测试、使用与维护，使其成为既能支持生产又能支持管理、决策的有效工具。

4.1 物流信息系统建设的主要目标

根据实际需求，遵循“有所为，有所不为”的原则，确定物流信息系统建设的总体目标是：利用现代信息技术，实施产业结构调整，实现交通产业、仓储产业等的升级。主要目标是：借助于物流信息系统的建立，充分挖掘信息资源，在获取物流信息的基础上，进行信息识别与捕捉、分析与处理，关键是能够理解信息，借助于信息系统，进行快速响应，从而实现物流业务目标。

4.2 物流信息系统建设的基础保障

引入竞争机制，发挥市场的作用，实现资源的优化配置，提高物流信息系统建设的效率和效益，使其在快速、持续、健康的轨道上不断前进。为此，要努力做好五个保障。

(1)组织保障

政府各级部门应大力加强组织领导，理顺管理体制。要加强各级信息化领导小组的工作力度，充分发挥其统筹规划、科学管理、宏观调控和决策的作用。

(2)政策和法规保障

重要的政策和法规，主要由国家信息化领导小组负责协调制定。要通过政策引导和措施保证，创造一个良好的信息资源开发和利用环境，促进社会各部门间信息和资源的共享，使物流信息与资源发挥出最大的效益。

(3)资金保障

资金保证是信息化建设与发展的基础。物流信息化建设，需要发挥行业和社会各方面的积极性，多层次、多渠道地筹措资金，多方位地加大信息化建设资金的投入力度，缓解信息化建设资金总量不足、供需矛盾突出的问题。

(4)人才保障

人起着基础性作用，要培养既懂物流业务、又懂信息技术的复合型人才。

(5)技术保障

实施物流信息化建设，必须加强物流信息化应用技术的研究开发力度。

4.3 物流信息系统建设的实施重点

近几年，物流信息化建设应侧重在以下几个方面：

(1)制定和完善信息化规划和实施方案。以建设政务内网、政务外网和相应数据库为龙头，推进公路、水路、铁路交通电子政务的建设。

(2)利用GIS等技术，加快物流信息系统和共享信息资源的建设工作。

(3)以管理部门、设计公司为主体，强化物流软件系统的应用工作。

(4)建设智能化的运输系统。

(5)以物流企业为主体，充分应用电子商务的新成果，加快物流系统的建设。

(6)政府部门应加大政策支持力度，通过电子政务建设，为企业提供及时、准确、权威、可靠的政策、法规、经济与技术等信息。

5结论

物流企业是信息系统建设的主体。在推进企业信息化过程中，企业应根据实际情况，坚持“总体规划、阶段实施、不断完善、逐步升级”的原则，研究制定科学有效的企业信息化建设方案。企业应积极运用信息技术，优化生产流程，改造生产工艺，实现生产过程自动化；建立和完善企业内联网（Intranet）系统，实现企业管理网络化。在有条件的企业开展企业资源计划（ERP）管理。鼓励企业进一步开展电子商务，利用电子商务改变传统的交易方式，并建立与之配套的现代物流系统。当前我国物流业的发展和物流信息化市场正进入一个加速发展的时期。对于国内企业来说，基础信息化建设仍然是当前需求的主要内容。

参考文献：

[1] 陈柳钦.现代物流应加强信息系统建设[N]中国信息报,2002-10-28.[2] 邵举萍物流管理信息系统[M]北京：清华大学出版社，2004

[3] 薛化成管理信息系统[M]清华大学出版社，2004

第五篇：混合动力电动汽车电池管理系统的分析开题报告 2

芜 湖 职 业 技 术 学 院

毕业设计（论文）开题报告

题

目

混合动力电动汽车电池管理的分析

系（院）机械系 年级 10级 专 业 汽车检测与维修 班级 学生姓名 学号

芜湖职业技术学院教务处

2012 年 10月

一、选题背景、研究意义及文献综述

1、选题背景



汽车在给人类带来无数便利的同时，也伴随带来了众多不利影响。目前世界汽车保有量约8亿辆。预计到2010年全球汽车保有量将达到10亿辆。2003全球57%的石油消费在交通领域，预计到2020年交通用油占全球石油总消耗的62%以上。在汽车保有量高和使用集中的大城市，汽车噪声和尾气排放对城市环境己造成严重污染，对生态环境构成严重威胁。因此从节约资源、保护环境、降低汽车污染物的排放量、以绿色环保汽车代替燃油汽车也是社会可持续发展战略的需要，成为世界共同关注的问题。

我国大城市的大气污染已不能忽视，汽车排放是主要污染源之一，我国已有16个城市被列入全球大气污染最严重的20个城市之中。我国现今人均汽车是每1000人平均10辆汽车，但石油资源不足，每年已进口几千万吨石油，随着经济的发展，石油进口就成为大问题。因此在我国研究发展混合动力电动汽车不是一个临时的短期措施，而是意义重大的、长远的战略考虑。

混合动力电动汽车在不降低动力性的前提下，可大幅提高燃油经济性及减少汽车排放。因此，许多国家政府和大型汽车公司加大了混合动力电动汽车的研究开发工作，并取得了卓有成效的成果。可以相信，在蓄电池技术没有根本性突破之前使用混合动力电动汽车是解决能源与排放问题的最具有现实意义的途径之一。

2、研究意义

混合动力电动汽车在能源、环保方面的意义是重大的。据统计，2000年我国进口石油7000万吨，预计2010年后将超过1．5亿吨，相当于科威特一年的总产国家量。环保中心预测：到2010年，我国汽车尾气排放量将占空气污染源的64％。传统的内燃汽车在国外开发的历史已有百年，中国费了很大的力气却仍然只是抓住了尾巴。相比之下，混合动力电动汽车还属于产业化初期，尚未形成新的工业体系，中国和其他国家一样处在同一条起跑线上，因此中国在混合动力电动汽车领域参与

世界的竞争是公平的。“863”电动汽车重大专项规划组组长、同济大学新能源汽车工程中心主任万钢教授说：“在传统汽车领域，我们与发达国家的差距是20年，而在电动汽车领域的差距只有5年。” 作为一种小型、中速和短途的日常交通工具，混合动力电动汽车在中国有着得天独厚的发展条件和广阔的应用前景。

从产能、石油储采比、消费增长量和进口依存度的现状和预期来看，我国的能源安全将日益脆弱，汽车燃料替代是一个刻不容缓的问题。

降低我国石油对外依存无非两个方面：一是节约用油，二是替代。跟其他发达国家一样，交通运输将成为我国石油最重要的消费行业。预计我国2020年汽车将消耗石油3.5亿吨左右，约占石油总消耗量的65%。因此，如果我们可以控制汽车增量，在一定程度上，就可以控制石油对外依存量。那么，我国的汽车产业发展状况如何？

2001—2009年，我国汽车需求年均增长24.9%，远高于全球汽车增长幅度。2010年我国汽车销量约1800万辆。随着收入的提高，汽车产业将继续保持高速增长态势，汽车市场规模将长期处于世界首位。

石油最具潜力的替代应该与交通运输相关，如果汽车的数量(增量)无法减少，那么，汽车燃料的石油替代将是我国减少石油对外依存的一个最重要的方面。从产能、石油储采比、消费增长量和进口依存度的现状和预期来看，我国的能源安全将日益脆弱，汽车燃料替代则是一个刻不容缓的问题。如果政府愿意将发展混合动力电动汽车提高到保障我国能源安全的位置，我们就可以预期混合动力电动汽车产业将有一个快速发展。

3、文献综述

随着全球经济的复苏和发展，汽车已经大量进入家庭，尤其是发展中国家。但是，能源紧缺，环境污染这些问题也日益突出，如何解决这些问题，实现可持续发展，这一课题摆在了我们面前。从目前世界范围内的整个形势来看，日本是电动汽车技术发展速度最快的少数几个国家之一，特别是在发展混合动力电动汽车方面，日本居世界领先地位。美国三大汽车公司只是小批量生产、销售过纯电动汽车，而混合动力和燃料电池电动汽车目前还未能实现产业化，日本的混合动力电动汽车在美国市场上占据了主导地位。目前我国各大汽车集团都在进行混合动力电动汽车研发，多数以混合动力电动客车为主，这种研发方向符合我国国情，有利于我国混合动力电动汽车的研究发展。

通过对文献资料阅读和分析，了解了混合动力电动汽车的一些关键技术，而且通过对于国家标准GBT19751-05混合动力电动汽车安全要求、GBT19752-05混合动力电动汽车动力性能试验方法和GBT19753-05轻型混合动力电动汽车能量消耗量试验方法的查询，知道了对于混合动力电动汽车的检测是十分严格的。因为是电动汽车，能源是全车的核心，通过查阅资料和相关信息，对于混合动力电动汽车电池的种类及它们的优缺点有了一定的认识，也会在以后的研究中关注比较常用的电池。

除了电池以外，混合动力电动汽车的其他关键性能指标也是要求严格，如混合动力电动汽车的动力系统、驱动电机、电池管理、绝缘保护、制动系统、电气信号等。这些内容都是 在接下来的研究中需要特别注意的。

二、研究的基本内容，拟解决的主要问题

1.混合动力电动汽车电池及管理系统：研究电池单体结构设计以及体系配比技术，研究系统SOC、SOH和SOF估算和控制技术，电池系统高效管理技术，系统热、电、结构设计一体化集成技术；研究系统试验验证评价技术；可靠性满足整车集成要求，安全性、电磁兼容性等满足国家标准或相关规范要求。

2.混合动力电动汽车电机及控制系统：研究电机与发动机、电机与变速箱等机电耦合装置集成技术，研究双（单）电机控制器的集成技术，研究电机及其控制系统的性能提升与安全控制技术，研究电机及其控制系统的可靠性、耐久性、环境适应性、电磁兼容以及减振降噪技术，研究批量生产的先进制造和质量控制技术。3.超级电容器：研究标准化和模块化的混合动力汽车电源模块。在保持超级电容器高比功率、长寿命和快充特点的基础上，大幅度提高比能量。4.相关检测方法技术经济分析

三、研究步骤、方法

1.混合动力电动汽车电池及管理系统：以单片机为核心，采用分布式网络控制系统结构，可以实时检测动力电池的各种运行参数。可以根据电池状态进行故障诊断和报警, 同时具有热管理功能等；系统参数通过PC进行标定，通过CAN总线与整车其他系统进行通信实现信息共享。

车载充电机，具有为电动汽车动力电池，安全、自动充满电的能力，充电机依

据电池管理系统（BMS）提供的数据，能动态调节充电电流或电压参数，执行相应的动作，完成充电过程。

1）具备高速CAN网络与BMS通信的功能，判断电池连接状态是否正确；获得电池系统参数、及充电前和充电过程中整组和单体电池的实时数据。2）可通过高速 CAN网络与车辆监控系统通信，上传充电机的工作状态、工作参数和故障告警信息，接受启动充电或停止充电控制命令。3）完备的安全防护措施： 交流输入过压保护功能； 交流输入欠压告警功能； 交流输入过流保护功能； 直流输出过流保护功能； 直流输出短路保护功能；

输出软启动功能，防止电流冲击；

在充电过程中，充电机能保证动力电池的温度、充电电压和电流不超过允许值；并具有单体电池电压限制功能，自动根据BMS的电池信息动态调整充电电流。自动判断充电连接器、充电电缆是否正确连接。当充电机与充电桩和电池正确连接后，充电机才能允许启动充电过程；当充电机检测到与充电桩或电池连接不正常时，立即停止充电；

充电联锁功能，保证充电机与动力电池连接分开以前车辆不能启动； 高压互锁功能，当有危害人身安全的高电压时，模块锁定无输出； 具有阻燃功能。车载充电机技术指标：

输入电压：AC220V，50Hz±1Hz； 输出电压范围：DC140～360V 输出电流范围：1A～12A 最大功率：5KW 转换效率：≥92%（满载）功率因素：≥0.99（满载）

环境温度、工作温度：-30～70℃（50℃以上限功率输出）保护功能：输出过压、过流、短路、过热、电池反接保护

混合动力电动汽车车载充电机

系统总体：（1）具有CAN总线接口及功能：充电模式可通过CAN（2.0B）总线接口自动控 制； 电池管理系统通过CAN通讯控制充电机实现分阶段恒流恒压充电；工作状态和故 障信息可以通过CAN接口读取。

（2）必要的保护功能：短路（交流和直流侧），输出过流、过压、欠压、过热等。（3）在交流电源欠压保护后，电源电压恢复正常后，可以自动恢复充电的功能； 停电后恢复供电时，充电机具有自动恢复充电功能。（4）电磁兼容性：满足车辆电气系统电磁兼容性

（5）输入输出接口包括：220VAC、13.5VDC、CAN通信、250—400VDC。充电机系统技术及考核指标（1）额定功率：2.8KW（2）输入电压22010%，50~60Hz

（3）电压输出：高压250-400VDC，精度FS 1%；低压：13.5VDC（150W）（4）输出电流：0~7A，精度为FS 1%，充电电流<1A时自动停机（5）整机效率：85%

（6）输出电压纹波：小于1%

（7）外形尺寸：小于370mm230mm180mm。

（8）连续工作时，环境温度-20~40℃，箱体内系统温度-20~65 ℃。（9）系统连续工作时间7~8小时（10）使用环境：车载

2.混合动力电动汽车电机及控制系统：从电机、功率电子装置和控制技术三个方面论述了当前的研究现状，指出了其未来的发展趋势。混合动力电动汽车对驱动电机及控制系统的要求主要有：

(1)以转矩为控制目标，油门和制动的开度是电磁转矩给定的目标值，要求转矩响应迅速，波动小；

(2)混合动力电动汽车要求驱动电机要有较宽的调速范围，电机能在四象限内工作；(3)为保证加速时间，要求电机低速时有大的转矩输出和较大的过载倍数，为保证汽车能跑到最高车速，要求电机高速区处有一定的功率输出；(4)驱动系统高效、可靠性好、电磁兼容性好且易于维护等。

3.超级电容器：研究碳材料、电解液等关键材料技术；研究单体电容电性能设计和结构设计、模块设计，模块均衡及热管理等技术等。

四、主要参考文献

郑敏信，齐铂金，吴红杰，等.混合动力客车锂离子动力电池管理系统[J].高技术通讯，2008.2，18(2)袁方伟，陈思忠.电动汽车电池管理系统的研究[J].汽车研究与开发，2003,(3)万沛霖.电动汽车的关键技术[M].北京：北京理工大学出版社，l998,12 王玲.混合动力大巴用高比功率镍氢电池的管理系统设计[D].北京：北方工业大学，2004 张扬，王峰光.铅酸蓄电池维护与测试现状及测试技术发展趋势[J].电源技术应用，2005,(7)陈清泉,孙逢春,祝嘉光,等.现代电动汽车技术[M].北京：北京理工大学出版社，2002.1l 张锐，张维戈，文锋.一种电动汽车绝缘性能的测量方法[J].国外电子测量技术.2007,26（10）黄勇，陈全世，陈伏虎.电动汽车电气绝缘检测方法的研究[J].仪器仪表与检测.2005,4

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