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(wèn)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(zhǎng)等特點(diǎn)，已經(jīng)成為了新能源汽車的儲(chǔ)能首選。通過(guò)分析新能源汽車行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與未來(lái)發(fā)展展望，提出借鑒國(guó)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(jué)、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(lái)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(lái)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(lái)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(lái)了一系列的社會(huì)問(wèn)題，如環(huán)境污染和能源消耗，本文重點(diǎn)關(guān)注了國(guó)內(nèi)外新能源汽車的電池檢測(cè)與管理問(wèn)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(lái)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(jué)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(guò)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(guó)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(guó)的托萊多大學(xué)提出，因此美國(guó)在這個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展占領(lǐng)了先機(jī)（羅詩(shī)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(guó)內(nèi)的研究雖然起步較晚，但是發(fā)展勢(shì)頭良好。長(zhǎng)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(guò)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(guò)采集到的信息對(duì)電池組的SOC進(jìn)行估算。

2 未來(lái)發(fā)展展望

在過(guò)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(guò)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(guò)不斷的總結(jié)歸納和預(yù)測(cè)，已經(jīng)能夠通過(guò)大量的機(jī)器學(xué)習(xí)模型對(duì)SOC電池估算問(wèn)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(shuō)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(lái)基于物理模型、經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?、?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。

參考文獻(xiàn)：

[1] IMLACH J， BLAIR B J， ALLAIRE P. Measured and predicted force and stiffness characteristic of industrial magnetic bearings[J]. Trans. ASME J. Tribol.， 1991， 113：784-788.

[2]羅承東，呂桃林，解晶瑩，付詩(shī)意，吳磊.電池管理系統(tǒng)算法綜述[J].電源技術(shù)，2021，45（10）：1371-1375.

作者簡(jiǎn)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。