新能源汽車電池管理系統數據采集存儲系統

張文多　侯南

摘 要：新能源汽車是汽車產業的新興發展勢態，在新能源汽車中，純電動汽車作為主要的產品類型，以電池管理系統（BMS）為汽車高效、安全運行提供基礎保障，電池管理系統能夠有效提高汽車電池的利用率，延長使用壽命，對于新能源汽車具有重要作用。電池管理系統中，數據采集存儲系統以對電池運行工作狀態下溫度、電流、電壓等的數據采集與傳輸處理，為汽車運行情況進行數據分析，形成對汽車內各系統與模塊控制指令的發送，實時監控汽車動力電池組，保障安全、穩定運行。

關鍵詞：新能源汽車;電池管理系統;數據采集存儲系統

新能源汽車電池管理系統是以保護汽車動力電池安全使用的控制系統，能夠以數據采集存儲系統對動力電池運動全過程的信息進行采集與處理，形成對動力電池使用情況的監控，并通過對汽車系統各模塊的指令控制，調控電池組運行中的問題，為汽車安全提供良好保障。本次以新能源汽車電池管理系統及數據采集存儲系統的分析，形成對新能源汽車動力電池安全保護系統的具體闡述

一、新能源汽車電池管理系統

新能源汽車以發展動力電源技術，利用多種不同的電池、電容器為輔助動力源，為汽車提供運行動力，減少汽車運行中能源的損耗。在新能源汽車特別是純動力汽車中，電池管理系統處于重要地位，以電動汽車技術的發展逐漸提升的電池技術是推動新能源汽車發展的關鍵。電池管理系統能夠形成對動力電池的安全保護，通過數據采集與處理對動力電池運行進行安全預警，也能夠通過數據總線參與車輛運行狀態的控制[1]。所以電池管理系統在新能源汽車中具有重要作用，電池管理系統的運行原理可以通過數據采集、電子控制單元數據處理與分析、電池管理系統根據分析結構對系統各功能模塊發出控制指令，傳遞參數信息等環節構成。數據采集作為電池管理系統的第一步，決定電池管理系統功能的發揮。在電池管理系統中，數據采集速率較高，通過數據采集可了解電池組健康狀態與荷電狀態，以數據采集存儲系統中對于動力電池運行過程中溫度、電壓、電流數據信息的收集，可進行放電過程的控制，形成對系統各模塊控制指令的發布。電池管理系統還通過采集的數據信息形成對動力電池在溫度、電壓、電流數據上的檢測，對于超過標準范圍的溫度、電壓、電流，以調控電池組過充與過放進行調整，保持電池組運行安全狀態。在電池管理系統上，能夠形成對于系統各模塊的指令控制，例如在電池溫度的控制上，電池工作溫度較高的情況下，可以通過熱管理模式進行冷卻，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進行電池加熱，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，對電池單體與電池組進行熱管理與保護。另外，電池管理系統還需要通信功能，能夠通過對動力電池系統參數與信息的收集，為整車控制、充電控制提供信息支持[2]。也能夠有效協調電池組工作性能，在電池組的運行中設置均衡電路，保障各個電池單體充放電工作一致水平，避免動力電池運行性能降低，提供動力電池運行保障。

二、新能源汽車電池管理系統數據采集存儲系統

新能源汽車電池管理系統在數據采集存儲系統中，主要包括以下幾方面內容。

（1）溫度采集

電池工作溫度是影響電池運行性能的一個重要要素，也直接影響汽車運行安全性，所以在電池管理系統中，需要有效接受溫度信息并作出熱管理及其他控制。數據采集存儲系統中，溫度采集方式多樣，例如以熱敏電阻進行溫度采集。將熱敏電阻作為溫度傳感器，根據熱敏電阻在不同溫度影響下電阻值的變化情況，將電阻信息轉化為溫度數值，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生，但實際生產過程中進行了校正，使得電阻值不需要通過設置定值電阻、熱敏電阻的串聯形式轉化電阻值，能夠直接輸出數字量，更便于溫度信息采集。

（2）電壓采集

新能源汽車動力電池的電壓采集多用于評估電池單體電壓狀態，基于電池單體性能對于電池管理系統后續控制模式存在直接影響，所以在數據采集存儲系統中，對于電壓采集方式也較為多樣。例如采用壓/頻轉換采集法，通過壓/頻變換器的應用，將壓/頻轉換電路中電壓信號轉換為頻率信號，并直接將信號輸送至單片機計數器端口處理數據信息[3]。該電壓采集方式精準度較高，且能夠實現多路采集。另外還可采用隔離運放采集法，以隔離運算放大器進行電壓信息的采集，該方法主要以對模擬信號進行隔離劃分，經輸入調制處理后輸出調解復現，多應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，電壓采集精確度較高。

（3）電流采集

數據采集存儲系統中，電流采集多用于對電路中直流電流、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量對象上不同，新能源汽車領域中，電池管理系統的數據采集存儲系統中，電流采集多采用分流器進行信息采集，分流器的測量對象包括直流電流、交流電流與脈沖電流，電流采集信息較為豐富，且分流器在價格上較低，所以應用較為廣泛，但分流器具有插入損耗，且無電氣隔離，所以在應用上也存在一定劣勢。除分流器外，電流采集還使用霍爾傳感器，霍爾傳感器在測量對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量對象更多，且霍爾傳感器無插入損耗，且存在電氣隔離，很好的彌補了分流器的不足，不過霍爾傳感器價格偏高，所以在電池管理系統中，對于電流采集方法的選擇，還需要根據實際需求進行確定。

結語：

電池管理系統是新能源汽車動力電池運行安全的有效監控與保障系統，能夠提高汽車電池的利用率，延長使用壽命。電池管理系統中，數據采集存儲系統是核心組成部分，以采集動力電池溫度、電壓、電流等信息的方式，對電池管理系統提供信息支持，從而更好的提高電池管理系統對于動力電池的安全管理與控制。

參考文獻：

[1]羅東. 面向電動汽車的集中式電池管理系統研究與設計[D].重慶郵電大學，2018.

[2]張寶利. 基于功能安全的電動汽車電池管理系統架構設計[D].北京交通大學，2019.

[3]董亮. 電動汽車動力電池管理系統關鍵技術研究與數據采集單元開發[D].浙江農林大學，2018.