電池管理系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)綜述

摘要：在當(dāng)今社會(huì)人們對(duì)各種電子產(chǎn)品的需求越來(lái)越大，而這些電子產(chǎn)品的性能和可靠性也成為了一個(gè)重要的問(wèn)題和挑戰(zhàn)。在這種情況下，電池管理系統(tǒng)的研究就顯得尤為必要。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及人民生活水平的提高和對(duì)環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)、對(duì)電池的要求不斷增加，開(kāi)發(fā)一種高效的電池管理控制系統(tǒng)是十分有意義的事情。本文首先對(duì)電池管理系統(tǒng)的相關(guān)功能進(jìn)行分析，然后對(duì)數(shù)據(jù)采集的特點(diǎn)進(jìn)行研究，這樣能夠更好地對(duì)電池管理系統(tǒng)進(jìn)行分析，希望能夠通過(guò)本文的分析讓越來(lái)越多的人了解電池管理系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：電池;管理系統(tǒng);關(guān)鍵技術(shù);研究綜述

引言：目前，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們對(duì)電池的要求越來(lái)越高，電池組的重要性也就日益突出。在電池組中，最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)就是充放電，所以充放的效率和壽命直接決定了電池的使用時(shí)間。但是由于現(xiàn)在的電池組的充電方式比較單一，而且在實(shí)際的操作過(guò)程中，很多時(shí)候都是采用的傳統(tǒng)充放的方法進(jìn)行的工作模式，這樣不僅僅浪費(fèi)能源，并且還增加了成本，不利于企業(yè)的長(zhǎng)久持續(xù)的生產(chǎn)與運(yùn)營(yíng)。

一、電池管理系統(tǒng)的相關(guān)綜述

電池實(shí)際使用時(shí)，環(huán)境溫度、使用條件、電池老化等因素會(huì)影響電池的內(nèi)部狀態(tài)。電池等效模型的某些參數(shù)也會(huì)隨著工作條件的變化而變化。因此，有必要對(duì)蓄電池等效模型參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)更新。在線辨識(shí)系統(tǒng)參數(shù)最常用的方法是遞推最小二乘法（FFRLS）[1]。該算法簡(jiǎn)單穩(wěn)定，但隨著遞歸過(guò)程中數(shù)據(jù)量的增加，新數(shù)據(jù)的生成會(huì)受到舊數(shù)據(jù)的影響，從而導(dǎo)致較大的誤差。針對(duì)以上存在的問(wèn)題，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)周娟等人研究制定了一種全新的復(fù)合參數(shù)辨識(shí)方案，在此類工況的基礎(chǔ)上又研究制定了一種全新的復(fù)合參數(shù)辨識(shí)方案。提出一種帶有約束因素的蓄電池參數(shù)進(jìn)行融合遞推的最小二次式[2]。該模型可以用于不同電流的辨識(shí)，工況適應(yīng)性強(qiáng)，后續(xù)狀態(tài)估計(jì)精度高。北京理工大學(xué)熊瑞等提出了一種基于電池模型的在線參數(shù)辨識(shí)算法。以simulink/xpc為目標(biāo)，建立了基于遞推最小二乘自適應(yīng)濾波算法的模型和參數(shù)辨識(shí)算法。結(jié)果表明，該方法能準(zhǔn)確識(shí)別模型參數(shù)估計(jì)誤差在1%以內(nèi)。西安交通大學(xué)寧波分校等設(shè)計(jì)了動(dòng)力電池自適應(yīng)參數(shù)觀測(cè)器，對(duì)估計(jì)參數(shù)進(jìn)行移動(dòng)平均濾波以降低噪聲[3]，并通過(guò)對(duì)蓄電池參數(shù)的在線估計(jì)，實(shí)時(shí)修正和更新模型誤差。電池型號(hào)參數(shù)在150秒內(nèi)穩(wěn)定，所有值都收斂到真實(shí)值。Tian等人研究了遺忘因子遞推最小二乘法（FFRLS）[4]。在rls中引入遺忘因子來(lái)調(diào)整新舊數(shù)據(jù)的比值，使得當(dāng)有新數(shù)據(jù)時(shí)，舊數(shù)據(jù)的比值降低，從而使算法更快地收斂到實(shí)際值。

二、電池管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集

（一）基本需求

BMU單體電池?cái)?shù)據(jù)檢測(cè)是BMS的核心和關(guān)鍵功能。首先，電池信息采集系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)對(duì)電池狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，包括電池的電壓、電流、溫度等參數(shù)。其次是對(duì)當(dāng)前的電池?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行處理，如電量的變化和其他相關(guān)指標(biāo)的異常等。最后是對(duì)數(shù)據(jù)的分析和整理，通過(guò)這些數(shù)據(jù)來(lái)判斷是否存在問(wèn)題，并做出相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。在設(shè)計(jì)過(guò)程中主要有以下幾點(diǎn)要求：能夠準(zhǔn)確的獲取所需的電池?cái)?shù)據(jù)。能及時(shí)地記錄出所需的時(shí)間以及環(huán)境狀況。可以根據(jù)不同的情況選擇合適的方法來(lái)完成充電。能將采集到的數(shù)據(jù)上傳到云端數(shù)據(jù)庫(kù)方便以后的維護(hù)與更新，同時(shí)也要考慮到未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

（二）采集方法

BMU數(shù)據(jù)采集包括單體電池電壓、電流、電池組總電壓、總電流、單體電池溫度、均衡電流、內(nèi)阻、絕緣等?，F(xiàn)在電池管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集方法有很多，主要分為以下幾種：1）直接采集法，這種方法是通過(guò)電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集工作，在這個(gè)過(guò)程中，需要對(duì)電池的外部信息和電池的物理參數(shù)都有一定的了解和掌握;2）間接采集法，在整個(gè)系統(tǒng)中，如果沒(méi)有一個(gè)完整的數(shù)據(jù)庫(kù)或者是存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)不夠充足，那么就會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確性，這樣的話，就不能對(duì)電池的各種性能做出正確的判斷;此外，當(dāng)出現(xiàn)一些問(wèn)題的時(shí)候也不能夠及時(shí)地發(fā)現(xiàn)并處理，這樣子會(huì)影響到整體的運(yùn)行效率;3）網(wǎng)絡(luò)法，這是一種利用計(jì)算機(jī)的智能技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)大量的數(shù)據(jù)樣本的分析、挖掘、分類的新型技術(shù)。它可以將復(fù)雜的計(jì)算任務(wù)簡(jiǎn)單化，而且還能提高運(yùn)算的精度;同時(shí)還能降低成本，減少人力，這也是目前最常用的方法之一。但是由于其算法的復(fù)雜性以及其應(yīng)用的廣泛性，所以該方法的缺點(diǎn)也很明顯，目前最為成熟的一種單電池檢測(cè)芯片就是ADI公司生產(chǎn)的LTC6082-2芯片，它能夠?qū)?2個(gè)鋰離子電池中的串聯(lián)式電壓進(jìn)行13ms 內(nèi)的測(cè)量，最大電流測(cè)量誤差可以控制在0.25%以內(nèi)。該系列主要針對(duì)高壓電力傳輸器，特別是LTC6083及LTC6084芯片。高功率單晶硅電池機(jī)組包括多臺(tái)串聯(lián)、并接式單晶硅電池。如果有必要，還可利用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)或其他通信手段，把收集的原始資料上傳到電腦，以供下次觀察。要注意的是，在實(shí)際的操作過(guò)程中，要盡量避免一些突發(fā)的問(wèn)題發(fā)生，例如：電量的突然減少，或者是頻繁的停電等。

三、結(jié)語(yǔ)

電動(dòng)汽車的主要驅(qū)動(dòng)力源是一種由電池組成的管理系統(tǒng)，它們的性能對(duì)于電動(dòng)汽車而言，有著直接的經(jīng)濟(jì)效益、動(dòng)力性以及可靠度。電池管理系統(tǒng)應(yīng)保證蓄電池在復(fù)雜的車輛駕駛環(huán)境中安全、可靠、高效地工作。本文針對(duì)當(dāng)前電池管理系統(tǒng)中存在的關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了研究。同時(shí)對(duì)電池管理系統(tǒng)的關(guān)鍵性綜述進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析。隨著電子行業(yè)的不斷發(fā)展與興起，國(guó)內(nèi)的電池管理系統(tǒng)迎來(lái)了新的挑戰(zhàn)，希望通過(guò)本文對(duì)電池管理系統(tǒng)的研究能夠讓越來(lái)越多的人對(duì)其有一定的了解。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：江子賢 民族：漢 性別：女 出生年月1989.5.26 單位：佛山市頤然電子科技有限公司 籍貫：廣東省廣州市 現(xiàn)戶籍：廣東省廣州市 郵編528000