锂电池具有能量密度高、自放电率低等优点，被广泛应用于新能源汽车和可再生能源系统。锂电池串并联成组易于获得较大的储能容量及较高的功率输出，但使用中充放电模式、运行环境、自身结构及化学特性等因素，易使各电池出现性能差异，造成电池组欠充、过充和过放电，严重影响其寿命，并造成安全隐患。为确保电池性能良好，延长电池使用寿命，必须对电池进行合理有效地管理和控制。
    目前，电池管理系统（BMS）存在诸多问题：1.采用分立元器件设计的信号采集模块，硬件结构复杂，成本高，可扩展性差，信号测量精度低，可靠性不高；2.电池均衡功能缺失或效果不理想。现有的被动式均衡，产生大量热，加大热管理的难度，并造成巨大的能量浪费。现有的主动式均衡，多为串行均衡，均衡时间长，控制方式较复杂；3.电池荷电状态（SOC）估算精度低，初始荷电状态（SOC0）难以确定，未考虑温度影响等参数，累积误差大；4.温度管理功能不完善。空气冷却系统结构简单、效果较差。液体冷却系统效果显著，但能耗较大、密封要求高。
    基于以上背景，研究团队对锂电池成组管理技术开展全面研究，关键技术包括：
1.精确的电池参数监测技术，为管理系统提供准确的基础数据。 

    采用两级控制架构，分别为针对单体电池的电池管理单元（BMU）和针对电池模块的集中管理单元（CMU）。BMU负责电池模块内单体电池的控制。CMU负责模块级别的控制。CMU与BMU和外部设备之间均通过CAN总线通讯，提高系统的可靠性。 该成果已获得2项中国发明专利授权，已发表SCI论文1篇，中文核心论文1篇。储能锂离子电池组管理系统已通过第三方检测，达到国内同类产品先进水平。
2.高精度多因素电池SOC估算技术，对电池的荷电状态进行精确估算。

    从电池极化角度分析造成动态滞回特性的主要原因，在电池模型基础上，研究松弛效应解决方案。明确静置时间与SOC0的函数关系，获得SOC0与开路电压（OCV）以及静置时间之间的经验公式。分析电流倍率和温度对电池OCV和SOC的影响机理，形成SOC0修正方法。研究电池内部生热速率机理，分析电池内部非均匀温度分布对电池SOC的影响，以及电池生热特性对能量损耗的影响。充分考虑环境温度、熵变、电池内阻等工程参量，建立能量模型，提高充放电过程的能量利用率和充电速度。分析自放电率、老化、能量效率等参数对锂电池SOC估算精度的影响，提出SOC估算修正方法，改进目前技术瓶颈。 该成果已发表SCI论文3篇，单篇论文最高引用次数达到47次。该技术已实现产业化应用。广州高菱能源技术有限公司和惠州市蓝微新源技术有限公司生产的BMS和锂电池包产品、广东卡达克汽车科技有限公司和广东力能汽车技术股份有限公司研制的电动车产品均采用本技术，测试结果表明估算误差低于5%，达到同类产品先进水平。 
3.电池组能量监测与管理技术，维持各单体电池的状态一致性。 

   以单体电池为均衡单元，采用主动与被动相结合的混合均衡技术方案，能量转换效率高，热损耗小，电池并行均衡，提高均衡速度，缩短均衡时间。采用PWM控制方式，调节均衡电流和均衡时间。通过均衡控制策略解决"模块内均衡容易，模块间均衡困难"的问题。从充放电参数、均衡参数、SOC0差异等方面分析能量控制策略对电池容量差异的影响规律。寻求电池组最优能量控制途径，高效快速改善电池容量不一致性，提高系统效率。 该成果已获得4项中国发明专利授权，发表SCI论文2篇和中文核心论文1篇。目前该技术已实现产业化，应用于惠州市蓝微新源技术有限公司生产的电池组产品，并应用于多款电动汽车。团队研发的锂电池储能系统已成功应用于广州高菱机电工程有限公司设计施工的蓄冷工程和佛山中科环能科技有限公司的新能源微网系统中，系统运行稳定。
4.电池成组内部温度监控技术，为电池提供良好且一致的工作环境。

   对电池内部电压和温度分布特性进行数值计算，获得不同充放电条件下的生热特性。采用有限元法，模拟得出单体电池各部分发热量和表面温度分布，由此协同控制电池组充放电电流及温度，获得电池组最佳散热结构。开发动力电池温度控制与优化系统，优选发热器件和风扇位置，对电池组进行快速均匀的加热或冷却。 该成果已发表中文核心论文2篇。并已应用于广东卡达克汽车科技有限公司的电动车产品和惠州市蓝微新源技术有限公司生产的BMS产品中，相关技术达到国内同类产品先进水平。
5.电池成组结构设计，获得最佳散热结构。 

   运用正交试验法设计电池组风冷结构参数优化试验方案，研究电池组间距递减幅度、上下集流板倾斜角度等结构参数的变化对电池组温度场、流场以及进出口压差的影响，确定电池组最优结构。该成果已申请发明专利2项，发表中文核心论文1篇。本技术已成功应用于广州高菱能源技术有限公司生产的锂离子电池产品和惠州市蓝微新源技术有限公司生产的BMS产品中，成组热结构设计及温度管理技术达到同类产品先进水平。