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摘要：分析表明，制約新能源汽車的最大短板就是電池技術，電池管理系統能夠有效提升電池使用效率和使用壽命。研究目前新能源汽車的電池管理系統存在的一些問題，通過設計新能源汽車電池管理系統來提高電池的使用使用效率，對我國新能源汽車產業發展有重要的意義。
關鍵詞：新能源汽車；汽車電池；電池管理系統
1引言
汽車作為人們生活和出行最重要的工具，與人們的生活緊密相關，在新能源車的開發中，電池作為動力來源是十分重要的，因此對于動力電池的研究在不斷進行之中。當前電池管理信息系統存在不夠智能，在安全管理、SOC（StateofCharge）、精度和數據處理上都存在一些問題，無法將電池性能發揮出最大的水平，成為新能源汽車和新能源汽車電池發展的瓶頸。電池管理系統分成多個電池管理單元，對每個電池的電壓、母線電流和電壓等信息，檢測出節點溫度實現電池組的熱管理，同時可以充分收集電池的數據，精確估算出每個電池和電池組的SOC，確保能夠在合理的范圍內進行工作，這樣可以確保電池的壽命能夠延長[1-3]。電池管理系統的作用主要是能夠介入電池工作中，合理分配電池工作，對故障電池單體進行預測，防止因為出現單體故障導致其他電池的損壞，通過對各個電池和電池組的實時監控管理，能夠對駕駛員提出預警信息，防止電池出現故障導致動力缺失發生事故[4]。汽車電池不能過充和過放，兩者均會嚴重損壞電池的壽命，甚至嚴重的會導致電池產生爆炸，而電池管理系統能夠檢測每個電池的狀況，在過充時切斷電源；在過放時提示駕駛員進行及時充電，并且啟動備用電池供電。因此新能源汽車中電池管理系統是十分重要的，對于確保電池和汽車的安全都有重要的意義。
2存在的問題
2.1系統設計
現階段新能源汽車電池管理系統存在一些問題，具體表現在以下幾個方面：①汽車電池管理不夠智能。現階段新能源汽車電池管理系統無法對電池做出智能化管理，在駕駛員選擇駕駛模式時候，管理系統不能智能選擇所需的電池能量輸出，導致沒有駕駛樂趣。同時電池管理系統無法對每個電池性能進行優化，無法學習駕駛員的駕駛習慣，根據駕駛員需要進行實時電池管理。②無法智能化調用電池各項信息。傳統電池管理系統能夠檢測電量和調用情況，但是無法針對每個電池進行信息的調取和獲取駕駛員所需的特定信息。③SOC算法不夠精確。電池的SOC估算是電池管理系統中的重點和難點，電池內部的化學反應和汽車的運行情況在各個時刻都不相同，在各種影響環境之下如何準確估算電池SOC是一件困難的工作，現階段SOC估算法不夠成熟，不能精確估算每個電池的SOC，因此無法做到精確電池管理。
2.2專業水平
新能源汽車管理系統設計是一項復雜的系統工程，需要設計人員具有很高的專業素養和技能水平，同時要看具備扎實的理論基礎和硬件設計制作的能力。目前我國具備合格水平的設計人員數量不多。目前我國一些設計人員是大學剛畢業的學生，缺乏相關的工作經驗，還需要電池生產廠家進行進一步的培養。電池管理系統設計硬件和軟件兩個方面，同時具備兩個專業技能的綜合性人才仍然很缺乏，因此在日常的系統設計中難免會出現各種問題，既無法達到有關電池管理系統設計的要求，無法滿足硬件制作的要求，在系統設計和應用上還存在一些差距。
3新能源汽車電池管理系統
3.1硬件系統的設計
新能源汽車電池管理系統的硬件模塊分成以下幾個部分：①數據采集模塊。數據采集由電壓和溫度采集器構成，通過設置在各個電池和節點上檢測和收集電池和節點的運行數據。②中央處理模塊。數據模塊是管理系統的處理中樞，因此需要較強的運算能力，因此采用微處理器為STM32。③檢測模塊。檢測模塊分成電壓檢測和電流檢測單元組成，電壓檢測單元通過電池管理芯片對總電壓和單體電壓數據檢測和收集，電流檢測單元則是利用霍爾電流傳感器將采集到電流值。溫度檢測單元采用熱電偶測溫技術，通過熱電偶的模擬差分電壓測得溫度值，通過SPI總線上傳到溫度模塊內的單片機，單片機再對溫度值做溫度補償等軟件運算處理后，上報給主控單元。④顯示模塊。⑤控制模塊。均衡控制模塊采用非耗散式的集中均衡管理電路實現，主要作用是確保充電時各個電池的一致性，延長電池的使用壽命。⑥通信模塊。相互間的信息通信一般采用CAN現場總線技術實現。⑦信息管理模塊。將電池數據作為處理的目標，檢測單元通過通信模塊交換數據，并對數據進行處理和存儲。
3.2SOC的算法
新能源汽車電池管理系統的SOC算法采用卡爾曼濾波法，通過對靜態自學習殘余電量算法來計算電池的初始SOC，需要使用到大量的實驗數據和精確地電池使用信息，同時還需要電池兩端的電壓值和溫度信息，這樣計算的初始SOC比較準確，然后將這個值作為輸入值，可以使用卡爾曼濾波法來估算實時電池SOC。由于計算公式并不是線性的方程，因此要在計算中實現線性化必須給出誤差和估計值的協方差矩陣來估算誤差范圍，然后再取比較精確的SOC數值。
3.3軟件系統的設計
新能源汽車管理信息系統最重要的是軟件設計，需要盡可能完善軟件的各種功能，方便駕駛員對電池數據進行查詢和處理，提供智能化服務?？梢韵冗M行控制模塊的功能編寫，再對各個輔助模塊編寫調試，最終實現整個系統的聯調和優化工作，最終實現整個系統的全部功能。其次要加強系統的學習算法編寫，使汽車電池管理系統能夠學習駕駛者的駕駛習慣，智能調取電池數據供駕駛員參考，同時可以能夠智能的調整電池性能配合駕駛員的駕駛習慣，實現電池智能管理的目標。
3.4新技術的應用
近些年人工智能和機器人技術在不斷的發展，但是還沒有應用在實際生產領域，一些復雜和重復性的工作會浪費設計人員很大的精力和時間，因此需要加快這些新技術的發展，一旦這些技術能夠用在電池管理系統的設計中，將極大程度的提升系統設計的效率和準確性，減少設計人員的勞動強度和設計中的人為錯誤，為電池管理系統設計帶來革命性發展。同時要加強專業人員的培養，不僅要增加新能源汽車領域專業人才的培養要加強電池技術的專業人員培育，在學校期間要增加實踐課程，通過與企業合作的方式使學生能夠及早具備企業所需要的技能，這樣新能源汽車行業才能繼續建行快速的發展。
4結語
新能源汽車電池管理系統對新能源汽車電池工作和應用有極其重要的影響，因此在本文中對現階段電池管理系統中存在的問題進行分析，并重新進行新型智能化新能源汽車電池管理系統的設計，通過更新硬件設施和智能化算法和軟件應用，能夠在很大程度上滿足新能源汽車電池工作的要求，促進我國新能源汽車產業的發展。。
參考文獻
[1]劉錦絹,劉賢興,孫金虎,張育華.新能源汽車用動力電池管理系統設計[J].電源技術,2013,37(06):966-968.
[2]李嘉良,常玉鋒,徐寅申,徐舒舒.新能源電動汽車電池智能管理系統設計[J].電子制作,2016(11):44+46.
[3]張康.一種基于單片機的新能源汽車動力電池管理系統設計[J].企業技術開發，2018，37(03):6-8.
[4]謝先宇,王潘,王英,傅振興.車用動力電池系統設計及應用研究[J].上海汽車,2009(10):9-12.
作者:魏青 單位:武漢職業技術學院
