烟台金潮宇科蓄电池有限公司 山东招远 265400
摘要：叉车作为现代物流，物料行业的重要搬运工具，在各行各业的物流系统中扮演着重要的角色。市场上流通的叉车主要以内燃叉车，电动叉车为主，但内燃叉车废气污染严重， 工作噪音超标，电动叉车续航能力差，维护成本高，工作效率低，这些问题都严重限制了两者的应用范围与再发展能力。因此，在叉车这一重要工程车辆上应用新能源，新技术，对于改善员工的工作环境，提高企业生产效率具有重要意义。
关键词：混合动力叉车；燃料电池；蓄电池；电源系统；结构设计
1动力电池组管理系统简介
混合动力电动车辆的车辆性能在很大程度上取决于动力电池。高性能，高可靠性的电池管理系统可以使电池在各种工作条件下获得最佳性能。 电池管理系统（BMS）可以实现监视电池状态，例如电池电压，充电和放电电流等，并预测电池的最大允许充电和放电电流，以改善电池性能和寿命，并提高可靠性 和混合动力电动汽车的安全性。
根据电动汽车所用电池的类型以及动力电池组的组合方法，电池组管理系统主要包括热（温度）管理子系统，电池组管理子系统和线路管理子系统。
1.1热管理子系统
温度是直接影响电池性能和寿命的关键性因素，混合动力汽车上使用的动力电池组在工作时都会有发热现象，不同的蓄电池的发热程度各不相同，有的蓄电池采用自然通风即可满足电池组的散热要求，但有的蓄电池则必须采取强制通风来进行冷却，才能保证电池组正常工作并延长蓄电池的寿命。另外，在混合动力汽车上由于动力电池组的各个蓄电池或各个分电池组布置在车架不同的位置上，各处的散热条件和周围环境都不同，这些差别也会对蓄电池充、放电性能和蓄电池的使用寿命造成影咆〕为了保证每个蓄电池都能有良好的散热条件和环境，将混合动力汽车的动力电池组装在一个强制冷却系统中，使各个蓄电池的温度保持一致或相接近，以及使各个蓄电池的周边环境条件相似。
根据动力电池组在电动车辆上的布置，动力电池组的热管理子系统中，为便于动力电池组或其分组的安装，首先应合理安排动力电池组的支架，要求能够实现机械化装卸，便于各种电线束的连接。在动力电池组的支架位置和形状确定后设计通风管道、风扇、动力电池组ECU和温度传感器等。
在某些蓄电池工作时，会产生较高的温度，这时，可以充分利用其产生的热量用于取暖和给挡风玻璃除霜等，使热量得到管理与应用。
1.2电池组管理子系统
（1）电池的技术性能
不同类型和不同型号、不同使用程度的电池都具有不同的性能，包括电池的容量、工作电压、终止电压、质量、外形尺寸和电池特性（包括记忆特性）等，因此，要对动力电池组建立技术档案，实际上即使是同一型号、同一批量的电池，由于制造原因、电解质的浓度差异和使用情况的不同，性能也不尽相同；如果将性能差异较大的电池组合在一起，会给整个动力电池组的性能带来影响。因此，在安装电池组之前，应对每个电池进行认真检测，将性能差异不大的电池组成动力电池组。
（2）电池状态的管理 混合动力汽车的动力电池组由多个单节电池组成，其基本状态包括在充电和放电时双向作业的电压、电流、温度、SOC的比例等。在正常情况下动力电池组的电压、电流、温度、SOC的比例等应能够进行双向计算和显示。
由于多种原因在动力电池组中个别电池会出现性能的改变，使得动力电池组在充电时不能充足，而在放电时很快将电能放尽，这就要求电池管理系统应能够及时自动检测各个单节电池的状态，当检测出某节电池出现损坏状态时，及时报警，以便将“坏”电池剔出、更换。
（3）动力电池组的安全管理 动力电池组的总电压可以达到90~400V，如此高的电压对人体会造成危害，应采取有效的隔离措施，一般是将动力电池组与车辆的乘坐区分离，将动力电池组在地板下面或车架的两侧，在正常的情况下，车辆停止使用时，通常会自动切断电源，只有在混合动力汽车启动时才接通电源，当混合动力汽车发生碰撞或倾覆时，电池管理系统应能立即切断电源，防止高压电引起的人身事故和火灾，并防止电解液造成的伤害，以保证人身安全。
2线路管理子系统
动力电池组是很多节单节电池串联组成的，如果是铅酸电池需要8~32节12V的单节电池串联起来，其他电池需要用更多单节电池串联而成，为了能够分别安装在混合动力汽车的不同位置处，通常动力电池组上分为多个小的电池组分散进行布置。这样有利于电池组的机械化安装、拆卸和检修。
线路管理子系统管理电池与电池、电池组与电池组之间的线路。当动力电池组的总电压较高时，导线的截面积比较小，有利于电线束的连接和固定，但高电压要求有更可靠的防护，当动力电池组的总电压较低时，电流比较大，线路损耗也很大，需要的导线截面积也比较大，安装较不方便。在各个电池组之间还需要安装连接导线将各个电池组串联起来，一般在电池组与电池组之间，装有手动或自动断电器，以便在安装、拆卸和检修时切断电流。另外，在电池管理系统中还有各种传感器线路等，因此在混合动力汽车上有尺寸很长的各种各样的电线束，要求电线之间有可靠的绝缘，并能快速连接。
3动力电池组管理系统功能
3.1动力电池组管理系统的基本功能
（1）动力电池组管理监视动力电池组的双向总电压和电流以及动力电池组的温度升高，并通过LCD动态显示总电压，电流和温度升高的变化屏幕以防止动力电池组过度充电或过度放电，从而不会损坏动力电池组。
（2）单节电池管理动力电池组中的单节电池管理可以监控单节电池的电状态，并实时监控单节电池的动态电压和温度变化，以便及时发现单节电池的存在问题并采取有效的预防措施。
（3）充电状态的估计和故障诊断电力电池管理系统应具有充电状态的估计和故障诊断功能，并能有效地反映和显示充电状态SOC。目前，充电状态的估计误差一般控制在10％左右，并配备了故障诊断专家系统，可以尽早预测动力电池组的故障和隐患。
3.2动力电池组管理系统组成
综合动力电池组管理系统的各种功能，动力电池组管理系统的基本组成如图60所示。带有温度测量装置的动力电池组管理系统的基本组成如图61所示，带有温度测量装置的动力电池组管理系统，是利用损坏的电池在充电过程中电池的温度高于正常电池温度的原理，用温度传感器来测定和监控每一个电池在充电过程中的温度是否在允许的范围内。如果发现某个电池的温度处于异常状态，荷电状态SOC显示也不正常时，即刻向动力电池组管理系统反馈某个电池在线的响应信息，并由故障诊断系统预报动力电池组的故障。
4蓄电池的放电管理
4.1 蓄电池放电过程中的硫化现象
蓄电池在放电过程中，两极活性物质均转化为硫酸铅。充电不足或者充足电量的蓄电池因过量放电，譬如在ACC状态下长时间使用音响设备等，使电解液中存在大量的硫酸铅，如果车辆长期放置不用，硫酸铅就会从电解液中析出，极板上会逐渐生成一层白色的粗晶粒的硫酸铅，这种物质很难在正常充电时溶解还原成活性物质（称为硫酸铅硬化）。同时这种物质会堵塞极板的孔隙，阻碍电解液的渗入，导致容量下降，内电阻增大，启动和充电性能明显下降。充电时，充电电压和电解液温度会异常升高，并过早发生气泡；放电时，电压下降很快，严重影响蓄电池的寿命。
4.2ACC/ON电源状态下的自充电方法
传统汽车在ACC/ON电源状态下，如果长时间使用音响等电器，由于发动机没有工作，因此交流发电机无法给蓄电池及时充电，很容易使蓄电池过度放电，如果车辆再长时间停放，蓄电池就会出现极板硫化的现象，影响蓄电池的使用。
在混合动力车型中，由于采用智能启动系统，通过PS模块（或者HCU）实时检测蓄电池的电压，当蓄电池电压下降到所允许的下限值时自动启动充电系统，就可以达到防止蓄电池出现过度放电的现象，从而避免蓄电池出现极板硫化的问题。
结论:当前，电动汽车的发展处于瓶颈状态，取得突破的关键在于解决储能系统性能问题。超级电容器是近年来新兴的电源。具有充放电速度快，效率高，循环寿命长，短时间内放电功率高的优点。国外越来越多的汽车制造商已将超级电容器装载到混合动力中。汽车的储能装置构成了复合动力系统。由于本文篇幅所限，仅作简要讨论，相关内容需要进一步讨论。
参考文献：
[1]段建民, 徐敏. 串联式混合动力电动汽车复合电源系统设计%Design of Hybrid Energy Storage System for Series Hybrid Electric Vehicle[J]. 公路交通科技, 2011, 028(009):147-152.
[2]王江平. 混合动力汽车MH/Ni电池管理系统设计与研究[D]. 重庆大学, 2010.