新能源汽車(chē)電池管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)

張文多 侯南

摘要：新能源汽車(chē)是汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的新興發(fā)展勢(shì)態(tài)，在新能源汽車(chē)中，純電動(dòng)汽車(chē)作為主要的產(chǎn)品類(lèi)型，以電池管理系統(tǒng)（BMS）為汽車(chē)高效、安全運(yùn)行提供基礎(chǔ)保障，電池管理系統(tǒng)能夠有效提高汽車(chē)電池的利用率，延長(zhǎng)使用壽命，對(duì)于新能源汽車(chē)具有重要作用。電池管理系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)以對(duì)電池運(yùn)行工作狀態(tài)下溫度、電流、電壓等的數(shù)據(jù)采集與傳輸處理，為汽車(chē)運(yùn)行情況進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，形成對(duì)汽車(chē)內(nèi)各系統(tǒng)與模塊控制指令的發(fā)送，實(shí)時(shí)監(jiān)控汽車(chē)動(dòng)力電池組，保障安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：新能源汽車(chē);電池管理系統(tǒng);數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)

新能源汽車(chē)電池管理系統(tǒng)是以保護(hù)汽車(chē)動(dòng)力電池安全使用的控制系統(tǒng)，能夠以數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)對(duì)動(dòng)力電池運(yùn)動(dòng)全過(guò)程的信息進(jìn)行采集與處理，形成對(duì)動(dòng)力電池使用情況的監(jiān)控，并通過(guò)對(duì)汽車(chē)系統(tǒng)各模塊的指令控制，調(diào)控電池組運(yùn)行中的問(wèn)題，為汽車(chē)安全提供良好保障。本次以新能源汽車(chē)電池管理系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)的分析，形成對(duì)新能源汽車(chē)動(dòng)力電池安全保護(hù)系統(tǒng)的具體闡述

一、新能源汽車(chē)電池管理系統(tǒng)

新能源汽車(chē)以發(fā)展動(dòng)力電源技術(shù)，利用多種不同的電池、電容器為輔助動(dòng)力源，為汽車(chē)提供運(yùn)行動(dòng)力，減少汽車(chē)運(yùn)行中能源的損耗。在新能源汽車(chē)特別是純動(dòng)力汽車(chē)中，電池管理系統(tǒng)處于重要地位，以電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)的發(fā)展逐漸提升的電池技術(shù)是推動(dòng)新能源汽車(chē)發(fā)展的關(guān)鍵。電池管理系統(tǒng)能夠形成對(duì)動(dòng)力電池的安全保護(hù)，通過(guò)數(shù)據(jù)采集與處理對(duì)動(dòng)力電池運(yùn)行進(jìn)行安全預(yù)警，也能夠通過(guò)數(shù)據(jù)總線參與車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)的控制[1]。所以電池管理系統(tǒng)在新能源汽車(chē)中具有重要作用，電池管理系統(tǒng)的運(yùn)行原理可以通過(guò)數(shù)據(jù)采集、電子控制單元數(shù)據(jù)處理與分析、電池管理系統(tǒng)根據(jù)分析結(jié)構(gòu)對(duì)系統(tǒng)各功能模塊發(fā)出控制指令，傳遞參數(shù)信息等環(huán)節(jié)構(gòu)成。數(shù)據(jù)采集作為電池管理系統(tǒng)的第一步，決定電池管理系統(tǒng)功能的發(fā)揮。在電池管理系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)采集速率較高，通過(guò)數(shù)據(jù)采集可了解電池組健康狀態(tài)與荷電狀態(tài)，以數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)中對(duì)于動(dòng)力電池運(yùn)行過(guò)程中溫度、電壓、電流數(shù)據(jù)信息的收集，可進(jìn)行放電過(guò)程的控制，形成對(duì)系統(tǒng)各模塊控制指令的發(fā)布。電池管理系統(tǒng)還通過(guò)采集的數(shù)據(jù)信息形成對(duì)動(dòng)力電池在溫度、電壓、電流數(shù)據(jù)上的檢測(cè)，對(duì)于超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)范圍的溫度、電壓、電流，以調(diào)控電池組過(guò)充與過(guò)放進(jìn)行調(diào)整，保持電池組運(yùn)行安全狀態(tài)。在電池管理系統(tǒng)上，能夠形成對(duì)于系統(tǒng)各模塊的指令控制，例如在電池溫度的控制上，電池工作溫度較高的情況下，可以通過(guò)熱管理模式進(jìn)行冷卻，保持電池工作溫度的適宜。一般在低于電池工作溫度下限時(shí)進(jìn)行電池加熱，電池工作中控制電池單體的溫度，以平衡電池單體溫度為目的，對(duì)電池單體與電池組進(jìn)行熱管理與保護(hù)。另外，電池管理系統(tǒng)還需要通信功能，能夠通過(guò)對(duì)動(dòng)力電池系統(tǒng)參數(shù)與信息的收集，為整車(chē)控制、充電控制提供信息支持[2]。也能夠有效協(xié)調(diào)電池組工作性能，在電池組的運(yùn)行中設(shè)置均衡電路，保障各個(gè)電池單體充放電工作一致水平，避免動(dòng)力電池運(yùn)行性能降低，提供動(dòng)力電池運(yùn)行保障。

二、新能源汽車(chē)電池管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)

新能源汽車(chē)電池管理系統(tǒng)在數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)中，主要包括以下幾方面內(nèi)容。

（一）溫度采集

電池工作溫度是影響電池運(yùn)行性能的一個(gè)重要要素，也直接影響汽車(chē)運(yùn)行安全性，所以在電池管理系統(tǒng)中，需要有效接受溫度信息并作出熱管理及其他控制。數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)中，溫度采集方式多樣，例如以熱敏電阻進(jìn)行溫度采集。將熱敏電阻作為溫度傳感器，根據(jù)熱敏電阻在不同溫度影響下電阻值的變化情況，將電阻信息轉(zhuǎn)化為溫度數(shù)值，從而有效采集溫度信息。在溫度采集中，也可以借助集成溫度傳感器采集溫度信息，基層溫度傳感器多基于熱敏電阻產(chǎn)生，但實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)行了校正，使得電阻值不需要通過(guò)設(shè)置定值電阻、熱敏電阻的串聯(lián)形式轉(zhuǎn)化電阻值，能夠直接輸出數(shù)字量，更便于溫度信息采集。

（二）電壓采集

新能源汽車(chē)動(dòng)力電池的電壓采集多用于評(píng)估電池單體電壓狀態(tài)，基于電池單體性能對(duì)于電池管理系統(tǒng)后續(xù)控制模式存在直接影響，所以在數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)中，對(duì)于電壓采集方式也較為多樣。例如采用壓/頻轉(zhuǎn)換采集法，通過(guò)壓/頻變換器的應(yīng)用，將壓/頻轉(zhuǎn)換電路中電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻率信號(hào)，并直接將信號(hào)輸送至單片機(jī)計(jì)數(shù)器端口處理數(shù)據(jù)信息[3]。該電壓采集方式精準(zhǔn)度較高，且能夠?qū)崿F(xiàn)多路采集。另外還可采用隔離運(yùn)放采集法，以隔離運(yùn)算放大器進(jìn)行電壓信息的采集，該方法主要以對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行隔離劃分，經(jīng)輸入調(diào)制處理后輸出調(diào)解復(fù)現(xiàn)，多應(yīng)用于電池單體的電壓采集中，能夠減輕外界因素干擾，有效隔離電路與輸入電池端電壓信號(hào)，電壓采集精確度較高。

（三）電流采集

數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)中，電流采集多用于對(duì)電路中直流電流、交流電流與脈沖電流的采集，不同的電流采集方式在電流信息測(cè)量對(duì)象上不同，新能源汽車(chē)領(lǐng)域中，電池管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)中，電流采集多采用分流器進(jìn)行信息采集，分流器的測(cè)量對(duì)象包括直流電流、交流電流與脈沖電流，電流采集信息較為豐富，且分流器在價(jià)格上較低，所以應(yīng)用較為廣泛，但分流器具有插入損耗，且無(wú)電氣隔離，所以在應(yīng)用上也存在一定劣勢(shì)。除分流器外，電流采集還使用霍爾傳感器，霍爾傳感器在測(cè)量對(duì)象上也包括直流電流、交流電流與脈沖電流，相較于互感器與光纖傳感器測(cè)量對(duì)象更多，且霍爾傳感器無(wú)插入損耗，且存在電氣隔離，很好的彌補(bǔ)了分流器的不足，不過(guò)霍爾傳感器價(jià)格偏高，所以在電池管理系統(tǒng)中，對(duì)于電流采集方法的選擇，還需要根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行確定。

結(jié)語(yǔ)：

電池管理系統(tǒng)是新能源汽車(chē)動(dòng)力電池運(yùn)行安全的有效監(jiān)控與保障系統(tǒng)，能夠提高汽車(chē)電池的利用率，延長(zhǎng)使用壽命。電池管理系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)是核心組成部分，以采集動(dòng)力電池溫度、電壓、電流等信息的方式，對(duì)電池管理系統(tǒng)提供信息支持，從而更好的提高電池管理系統(tǒng)對(duì)于動(dòng)力電池的安全管理與控制。

參考文獻(xiàn)：

[1]羅東. 面向電動(dòng)汽車(chē)的集中式電池管理系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[D].重慶郵電大學(xué)，2018.

[2]張寶利. 基于功能安全的電動(dòng)汽車(chē)電池管理系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)[D].北京交通大學(xué)，2019.

[4]董亮. 電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池管理系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究與數(shù)據(jù)采集單元開(kāi)發(fā)[D].浙江農(nóng)林大學(xué)，2018.