1.1 研究背景和意义

汽车是当代人类文明与发展的催化剂，它极大地改善了人们的生活与出行。然而，随着传统汽车保有量的持续增加(如果按目前的增长速度，我国的汽车产销量将在2020年超过3000万辆，届时汽车保有量将超过2亿辆，许多负面影响便接踵而来，交通安全、交通拥挤、环境污染、能源危机等，这些都是汽车工业快速发展所带来的困扰，其中能源与环境问题己然成为21世纪全球需面临的两个艰巨挑战。开发新能源、节能环保、实现可持续发展己成为公众的共鸣。电能是目前最为通用的能源形式，可来源于太阳能、风能、水利发电、潮汐能等清洁可再生能源，又可来源于煤炭(煤的储存量相对丰富)核能等发电，因此如果把电能代替传统燃油作为汽车的动力源就能有效地缓解能源危机，减少环境污染。因此以电能驱动的电动汽车应运而生，其可定义为：以车载电源提供动力源，电机驱动车轮行驶，符合道路交通安全法规各项要求的车辆眩。与内燃机相比，如果不考虑发电过程和电能存储过程中所产生的污染，电动汽车就是一种能真正实现零排放的汽车，并且其噪声小、结构简单、智能性高。综上所述，研制和发展电动汽车无疑是缓解能源危机和环境污染等难题的最佳途径。近年来全球各大汽车生产商纷纷投入大量的人力、物力和财力，相继研制和开发出了性能优良纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车，有些产品己投放市场，并取得不俗的成绩。在我国政府的大力支持下，新能源汽车事业的发展蒸蒸日上，部分关键技术己位于国际领先水平。根据我国国情，发展电动汽车不仅是应对能源危机和环境污染的必由之路，也是赶超世界汽车强国的唯一出路。动力电池是电动汽车的动力源，其主要功能是存储电能，并为动力电机和车载用电设备供电，类似于传统汽车中的油箱。动力电池性能的好坏能直接影响汽车的续航里程和工作效率及整车成本。可以说，动力电池是影响电动汽车发展的关键因素，同时它也是整个电动汽车技术的核心，毫不夸张地说动力电池技术的发展能带动整个电动汽车工业革命。目前电动汽车常用的蓄电池主要有铅酸电池、锂离子电池、镍氢电池、燃料电池、超级电容等，它们各有优缺点，下图反应了这几种储能电池的情况。经过比较分析可知锂离子电池的性价比最高，因此，自从锂离子电池推出后，以其比能量高、无记忆性、白放电率低、无污染、使用寿命长等优点而各受青睐，广泛应用于汽车工业、航空航天、便携式电子产品等人们生活的各个领域，常用的锂离子电池类型有：钴酸、镍钻铝、镍锰钴、磷酸铁等，它们的各性能参数比较见表所示。磷酸铁锂电池是近期走向电动汽车的一种动力电池，它有着优越的综合性能，最主要是它有着优良的温度性能，在较高的温度工况下也能保证良好的使用性能。由于磷酸铁锂电池有着优越的温度性能，因此有非常大的发展潜力。另外几种电池也有着良好的性能，但跟磷酸铁锂电池相比温度性能偏低。总得来说这几种电池各有优缺点，在经过一段时间的研究，锂离子电池将克服自身缺点进而成为优秀的车用动力电池。

电动汽车在使用时，动力电池组需为电机和其他车载用电设备提供500V到600V不等的电压(电动大巴需500V到560V不等)。由于现有电池技术水平限制，单体电池电压最高只能达到4.2V。为满足电动汽车的驱动要求，车用动力电池组就需要由成百个的单体电池串并联而成，从而造成电池包内电池数量庞大，给电池的维护和管理带来了困难。电池一经串联，其使用性能便由电池组中性能最差的那节电池所决定，并且随着使用时间的延长，各单体电池之间的参数将出现越来越大的偏差，即电池组的不一致性，这种不一致性主要表现为电池组各电池之间的电压、电池容量、剩余电量等参数的不一致。造成电池组不一致性主要有两

个原因一一电池生产时由于制造工艺、材料等的差异造成的不一致和装车使用过程中所产生的不一致。此外，在电动汽车行驶工况下，需要对电池进行频繁的浅度的充放电循环，这就要求动力电池应有良好的充放电能力、高效的充放电能力、性能相对稳定等性能，因此对电池组的性能和性能的稳定提出了更高的要求。降低电池组的不一致性能改善电池组的使用性能，均衡系统便应运而生。

1.2国内外研究现状

电池均衡子系统作为电池管理系统的重要组成部分，决定着电池管理技术水平的高低。均衡技术的研究以两方面为主：一方面是对均衡的策略研究，包括均衡的控制对象选取、一致性评价体系的建立；另一方面是均衡电路的拓扑设计，包括均衡硬件系统的设计，一般讨论电池组的管理系统来说明均衡系统的发展情况。随着电动汽车研究和使用的不断升温，国内外的研究人员针对某种电池作大量研究及试验，成功地研制出了许多性能优秀的电池管理系统，有些已装车使用，经验证有着良好的性能。其中比较典型的电池管理系统有：美国Aerovironment公司研发的SmartGuard系统Bol(Long-life Battery Using intelligent Modular ControlSystem)；德国MentzerElectronieGmb H和WemerRetzlaff为首设计的BADICHEQ系统及BADICOACH系统ul；日本的汽车生产商丰田和本田等把BMS纳入重点技术的研发。在我国，电动汽车的研发与发展也备受关注。从“八五”、“九五”、“十五”和现在的“十二五”的出台可以看出我国政府大力支持电动汽车事业的发展。高校方面清华大学、厦门大学、同济大学、北京理工大学、湖南大学等高校相继研制出了电池管理系统，各有特点。上汽研究院、广汽研究院、比亚迪等汽车企业也开发出了属于自己的电池管理系统。其中比亚迪开发的电池管理系统已组装于”E6”、“F3DM”电动汽车上均衡效果表现良好。与电池技术、电机控制技术、电机等相比，电池管理系统还不是很成熟，但是，经过这些年的发展已有了一定的提高。