摘要：純電類新能源汽車發(fā)展迅速，研究新能源汽車地電池檢測(cè)系統(tǒng)搭建問題，電池作為新能源汽車的核心零部件由于其高能量密度和使用壽命長等特點(diǎn)，已經(jīng)成為了新能源汽車的儲(chǔ)能首選。通過分析新能源汽車行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與未來發(fā)展展望，提出借鑒國內(nèi)外發(fā)展技術(shù)的研究成果，結(jié)合傳統(tǒng)技術(shù)先完善包括電源電壓溫度采集模塊、電量剩余狀態(tài)估算和優(yōu)化、電池電壓電流泄漏保護(hù)、車載電池的安全管理與用戶的信息反饋等幾個(gè)傳統(tǒng)方向。再結(jié)合新時(shí)代新技術(shù)，提出了包括機(jī)器視覺、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、卡爾曼濾波在電池管理系統(tǒng)（BMS）和SOC估計(jì)中的應(yīng)用。SOH電池的剩余生命估算也在未來發(fā)展中有重要意義，因此向量機(jī)、粒子群算法所構(gòu)成的經(jīng)驗(yàn)預(yù)測(cè)、濾波預(yù)測(cè)、時(shí)間序列預(yù)測(cè)法在未來的電池管理系統(tǒng)中會(huì)有重要的應(yīng)用意義。

關(guān)鍵詞：電池檢測(cè);人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò);節(jié)能環(huán)保

0 前言

隨著汽車行業(yè)的不斷崛起，新能源汽車的發(fā)展日漸迅速，技術(shù)的未來化，重在產(chǎn)品技術(shù)，信息智能，復(fù)合能源上，為增強(qiáng)汽車行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，本文立足低碳經(jīng)濟(jì)，對(duì)新能源汽車的核心部件電池技術(shù)進(jìn)行了一系列的討論。新能源電池帶來了一系列的社會(huì)問題，如環(huán)境污染和能源消耗，本文重點(diǎn)關(guān)注了國內(nèi)外新能源汽車的電池檢測(cè)與管理問題和相關(guān)的系統(tǒng)研究。希望借此討論出一套有效的技術(shù)手段可以及時(shí)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)電池的缺陷，保證新能源汽車的運(yùn)行安全提高能源的使用效率。

本文縱觀近十年來新能源電池檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，借鑒了包括機(jī)器學(xué)習(xí)，機(jī)器視覺分析的電池檢測(cè)和傳統(tǒng)電車鋰電池的短路檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行討論，希望能幫助電池行業(yè)走向安全化和智能化。

1電池檢測(cè)技術(shù)發(fā)展

1.1 研究的背景和意義

電池技術(shù)是影響整個(gè)電動(dòng)新能源汽車發(fā)展的核心技術(shù)。在電動(dòng)車領(lǐng)域，日本發(fā)展較早率先獲得了最得多的電池核心專利，松下公司在世紀(jì)初就研發(fā)出了鈷酸鋰電池并應(yīng)用在了汽車動(dòng)力系統(tǒng)上。特斯拉更是在今年放棄了電池專利的技術(shù)保護(hù)，在最新車型上搭載了能量密度超過250Wh/kg、300Wh/kg的電池，宣告著電池技術(shù)的比拼達(dá)到了白熱化的階段。

1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

最早的新能源汽車電池管理系統(tǒng)由美國的托萊多大學(xué)提出，因此美國在這個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展占領(lǐng)了先機(jī)（羅詩韻等，2015）。在個(gè)發(fā)展階段的電池管理系統(tǒng)（BMS）中，已經(jīng)有了電化學(xué)模型、等效電路模型、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型的特點(diǎn)，有了熱建模的熱-電耦合化學(xué)模型的應(yīng)用范疇。能夠?qū)崿F(xiàn)：檢測(cè)車輛異常情況自動(dòng)斷開與車輛的聯(lián)系、記錄電池歷史數(shù)據(jù)提供優(yōu)化、提供最差單體電池信息等。

國內(nèi)的研究雖然起步較晚，但是發(fā)展勢(shì)頭良好。長安汽車投產(chǎn)了新能源汽車的CPU控制系統(tǒng)，包括電池的溫度與電壓檢測(cè)模塊、電池的異常電流檢測(cè)與通信模塊。同時(shí)實(shí)現(xiàn)了熱管理、熱均衡、過放電保護(hù)等功能。奇瑞汽車也在電池的研究上取得了不錯(cuò)的成果，其主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)集中在分布式的控制與研究上因此純電汽車在當(dāng)前形勢(shì)下備受關(guān)注，將成組的電池和數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)模塊排布在CAN總線的通信模塊上，借此實(shí)現(xiàn)了個(gè)個(gè)電池組的的單獨(dú)檢測(cè)和實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)管理，并能通過采集到的信息對(duì)電池組的SOC進(jìn)行估算。

2 未來發(fā)展展望

在過去已經(jīng)形成的檢測(cè)系統(tǒng)中常用的傳統(tǒng)方法包括：

（1） 開路電壓法，通過N.RST程的應(yīng)用，可以準(zhǔn)確描述電解液與電池電動(dòng)勢(shì)的存在關(guān)系，對(duì)剩余的電池電量進(jìn)行推算。

（2） 電導(dǎo)測(cè)量。在蓄電池兩端加上幅值和頻率一定的交流電壓信號(hào)，利用20 Hz～30Hz交流頻率對(duì)交流電分量和交流電壓有效值做比，取得以頻率為自變量的函數(shù)關(guān)系。

（3） 蓄電池單體溫度測(cè)量。VRLA類蓄電池的標(biāo)志性參數(shù)就是體溫度，會(huì)直接影響到剩余容量和壽命，因此利用數(shù)字傳感對(duì)分布溫度進(jìn)行測(cè)量控制有突出意義。

2.1 新興技術(shù)發(fā)展

進(jìn)入算法時(shí)代，通過不斷的總結(jié)歸納和預(yù)測(cè)，已經(jīng)能夠通過大量的機(jī)器學(xué)習(xí)模型對(duì)SOC電池估算問題進(jìn)行高精度自排查的解決。

其中卡爾曼濾波是SOC的主流算法，嚴(yán)格說屬于模型估計(jì)的范疇，按照反饋增益、狀態(tài)校正、更新誤差和協(xié)方差等幾個(gè)方面使檢測(cè)更加精準(zhǔn)。

相關(guān)的向量機(jī)技術(shù)，于2000年提出，它是一種增量學(xué)習(xí)的電池SOC預(yù)測(cè)方法，容易排查全局最優(yōu)解和局部最優(yōu)解。

近年來基于物理模型、經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)和容量增量的分析方法與上面類似，可以預(yù)測(cè)電池的峰值位置、振幅和包絡(luò)面積預(yù)測(cè)電池SOH。

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作者簡介：田相軍（1989-），男，碩士，工程師，山東省臨沂縣，主要從事動(dòng)力電池檢測(cè)研發(fā)等工作。