1.2.4 能量控制管理

能量控制管理常被归入电池“优化管理”的范畴，一般指的是对电池的充电控制管理、放电控制管理、均衡控制管理以及电池操作窗口管理等。

1.电池充电控制管理

电池充电控制管理，是指BMS在电池充电过程中对充电电压、充电电流等参数进行实时优化控制，充电控制管理的目标包括充电时长、充电效率以及充电的饱满程度等。在早期的电动汽车应用中，BMS与充电机之间没有通信渠道，也就是说，BMS只能控制充电机的启动、停止，而不能对充电参数进行控制；但这种情况在现今的主流应用中都得到了改善，无论是车载充电机还是地面充电桩，一般都留有了与BMS通信的接口，根据接收到的参数信息控制充电的电压、电流大小。近年来，为实现电池能量能得到快速的补给，动力电池快充技术成为了研究热点。与传统的充电控制相比，快速充电控制需要更多地考虑电池系统的热安全，以及快充策略对电池劣化（寿命）的影响。

2.电池放电控制管理

电池放电控制管理，是指在电池的放电过程中根据电池的状态对放电电流大小进行控制，这一项功能在以往某些系统中常被忽视，在一些简单的系统中，电池组常常被认为只需要提供电能，使用过程能确保安全即可。然而，若实施有效的放电控制管理策略，可以令动力电池组发挥更大的效能。例如，在动力电池组SoC小于10%的情况下，如果适当限制电池组的最大放电电流大小，尽管会对汽车的最高速度产生影响，但这有利于延长车辆的续驶里程，更为重要的是，这有利于延长动力电池组的寿命。

另外，制动能量回收常常也是能量控制管理的重要内容之一。例如，在某些混合动力汽车中，需要通过充放电控制管理把电池的SoC维持在50%～80%，以腾出足够的电荷容量空间来接收来自于制动而回收的能量。这样做的另外一个考虑就是使电池工作在等效内阻较小的一个区间，从而使充放电的效率更高，而这样一个具体区间的上限、下限，也是非常值得研究的。

3.电池均衡控制管理

由于受生产工艺不稳定等“先天”因素或者使用环境不一致等“后天”因素的影响，电池组内的各个单体电池总存在一定程度的不一致性。电池的均衡控制管理，是指采取一定的措施尽可能降低电池不一致性的负面影响，以达到优化电池组整体放电效能，延长电池组整体寿命的效果。正如前面“电池安全保护”部分所提到的那样，电池组中只要有一个电池的电压低于放电的门限值，就要对整个电池组进行保护，但此时电池组内其他电池往往还带有一定量的剩余电荷，因此，对电池进行均衡控制管理有利于把剩余电荷利用起来，从而提高电池组的放电效能。

4.电池操作窗口管理

通过一系列测试确定电池使用的“边界条件”，规范电池在不同工况条件下（如SoC、温度等）的正常使用充放电倍率，由此实现电池在其全生命周期内能安全合理地应用于各种工作场景，这一过程称为电池操作窗口管理。与传统的充电和放电管理不同，电池操作窗口管理注重于在不损害电池的前提下，电池可承受的充放电电流极限管理，即电池输出功率的控制；而传统的充电和放电管理则更侧重于电池在满足过充、过放及过温限制条件下的输入、输出控制。

除了过充、过放、过温等操作会导致电池安全事故外，工作温度、充放电倍率和放电深度也是影响电池寿命的关键因素。在不同温度、SoC（或单体电压）下，采用不合适的倍率对电池进行充放电，同样会对其安全使用造成影响。例如，低温下大电流充电会导致电池产生锂沉积现象，造成电池容量快速降低，同时形成锂枝晶破坏隔膜，容易带来短路、热失控等安全隐患。

鉴于上述问题，目前比较常用的做法是通过建立动力电池安全使用模型或者安全数据库，对动力电池开展多工况组合的充放电测试，利用测试结果求解模型参数或者填充数据库内容，在此基础上建立电池安全使用矩阵，进而获得动力电池在不同使用工况下的允许电流/功率，实现电池操作窗口的搭建。