电池管理系统关键技术综述

摘要：在当今社会人们对各种电子产品的需求越来越大，而这些电子产品的性能和可靠性也成为了一个重要的问题和挑战。在这种情况下，电池管理系统的研究就显得尤为必要。随着科学技术的发展以及人民生活水平的提高和对环保意识的增强、对电池的要求不断增加，开发一种高效的电池管理控制系统是十分有意义的事情。本文首先对电池管理系统的相关功能进行分析，然后对数据采集的特点进行研究，这样能够更好地对电池管理系统进行分析，希望能够通过本文的分析让越来越多的人了解电池管理系统。

关键词：电池;管理系统;关键技术;研究综述

引言：目前，随着社会经济的发展和人们对电池的要求越来越高，电池组的重要性也就日益突出。在电池组中，最重要的一个环节就是充放电，所以充放的效率和寿命直接决定了电池的使用时间。但是由于现在的电池组的充电方式比较单一，而且在实际的操作过程中，很多时候都是采用的传统充放的方法进行的工作模式，这样不仅仅浪费能源，并且还增加了成本，不利于企业的长久持续的生产与运营。

一、电池管理系统的相关综述

电池实际使用时，环境温度、使用条件、电池老化等因素会影响电池的内部状态。电池等效模型的某些参数也会随着工作条件的变化而变化。因此，有必要对蓄电池等效模型参数进行准确的实时更新。在线辨识系统参数最常用的方法是递推最小二乘法（FFRLS）[1]。该算法简单稳定，但随着递归过程中数据量的增加，新数据的生成会受到旧数据的影响，从而导致较大的误差。针对以上存在的问题，中国矿业大学周娟等人研究制定了一种全新的复合参数辨识方案，在此类工况的基础上又研究制定了一种全新的复合参数辨识方案。提出一种带有约束因素的蓄电池参数进行融合递推的最小二次式[2]。该模型可以用于不同电流的辨识，工况适应性强，后续状态估计精度高。北京理工大学熊瑞等提出了一种基于电池模型的在线参数辨识算法。以simulink/xpc为目标，建立了基于递推最小二乘自适应滤波算法的模型和参数辨识算法。结果表明，该方法能准确识别模型参数估计误差在1%以内。西安交通大学宁波分校等设计了动力电池自适应参数观测器，对估计参数进行移动平均滤波以降低噪声[3]，并通过对蓄电池参数的在线估计，实时修正和更新模型误差。电池型号参数在150秒内稳定，所有值都收敛到真实值。Tian等人研究了遺忘因子递推最小二乘法（FFRLS）[4]。在rls中引入遗忘因子来调整新旧数据的比值，使得当有新数据时，旧数据的比值降低，从而使算法更快地收敛到实际值。

二、电池管理系统的数据采集

（一）基本需求

BMU单体电池数据检测是BMS的核心和关键功能。首先，电池信息采集系统需要实现对电池状态的实时监测，包括电池的电压、电流、温度等参数。其次是对当前的电池数据进行处理，如电量的变化和其他相关指标的异常等。最后是对数据的分析和整理，通过这些数据来判断是否存在问题，并做出相应的应对措施。在设计过程中主要有以下几点要求：能够准确的获取所需的电池数据。能及时地记录出所需的时间以及环境状况。可以根据不同的情况选择合适的方法来完成充电。能将采集到的数据上传到云端数据库方便以后的维护与更新，同时也要考虑到未来的发展趋势。

（二）采集方法

BMU数据采集包括单体电池电压、电流、电池组总电压、总电流、单体电池温度、均衡电流、内阻、绝缘等。现在电池管理系统的数据采集方法有很多，主要分为以下几种：1）直接采集法，这种方法是通过电池的内部结构来进行数据的收集工作，在这个过程中，需要对电池的外部信息和电池的物理参数都有一定的了解和掌握;2）间接采集法，在整个系统中，如果没有一个完整的数据库或者是存储的数据不够充足，那么就会导致数据的不准确性，这样的话，就不能对电池的各种性能做出正确的判断;此外，当出现一些问题的时候也不能够及时地发现并处理，这样子会影响到整体的运行效率;3）网络法，这是一种利用计算机的智能技术来实现对大量的数据样本的分析、挖掘、分类的新型技术。它可以将复杂的计算任务简单化，而且还能提高运算的精度;同时还能降低成本，减少人力，这也是目前最常用的方法之一。但是由于其算法的复杂性以及其应用的广泛性，所以该方法的缺点也很明显，目前最为成熟的一种单电池检测芯片就是ADI公司生产的LTC6082-2芯片，它能够将12个锂离子电池中的串联式电压进行13ms 内的测量，最大电流测量误差可以控制在0.25%以内。该系列主要针对高压电力传输器，特别是LTC6083及LTC6084芯片。高功率单晶硅电池机组包括多台串联、并接式单晶硅电池。如果有必要，还可利用无线网络或其他通信手段，把收集的原始资料上传到电脑，以供下次观察。要注意的是，在实际的操作过程中，要尽量避免一些突发的问题发生，例如：电量的突然减少，或者是频繁的停电等。

三、结语

电动汽车的主要驱动力源是一种由电池组成的管理系统，它们的性能对于电动汽车而言，有着直接的经济效益、动力性以及可靠度。电池管理系统应保证蓄电池在复杂的车辆驾驶环境中安全、可靠、高效地工作。本文针对当前电池管理系统中存在的关键问题进行了研究。同时对电池管理系统的关键性综述进行了简要的分析。随着电子行业的不断发展与兴起，国内的电池管理系统迎来了新的挑战，希望通过本文对电池管理系统的研究能够让越来越多的人对其有一定的了解。

参考文献

[1]卢兰光，李建秋，华剑锋，欧阳明高.电动汽车锂离子电池管理系统的关键技术[J].科技导报，2016，3406：39-51.

[2]张剑波，卢兰光，李哲.车用动力电池系统的关键技术与学科前沿[J].汽车安全与节能学报，2012，302：87-104.

[3]司康.电动汽车核心技术之动力电池及管理系统（三）——电池管理系统及其关键技术[J].交通世界（运输.车辆），2012，09：40-44.

[4]何巍巍，宋德勇，杨申申，张伟，郑鹏.深海载人潜水器电池管理系统控制策略研究[J].电源技术，2020，4407：1009-1011.

作者简介：江子贤 民族：汉 性别：女 出生年月1989.5.26 单位：佛山市颐然电子科技有限公司 籍贯：广东省广州市 现户籍：广东省广州市 邮编528000

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