【正文】 及其應用問題。 一個電池組一般是由數(shù)個單體電池或電池 模塊串聯(lián)組成；性能落后的單體電池可能會使整個電池組提前終止放電。特別是無人值守的現(xiàn)場及電子商 務中心、銀行的后備電池就顯得尤為重要。 關(guān)鍵詞：電池組；專家診斷；監(jiān)控系統(tǒng) 1 引言 隨著國家經(jīng)濟的不斷發(fā)展，對能源、電力、交通、通信、環(huán)保等領(lǐng)域現(xiàn)代化 要求也在不斷提高。 鋰離子電池材料研究進展 括:①正極材料,主要有 LiCoO LiMn2O4 和 LiNiO2 等。建議您優(yōu)先選擇TXT，或下載源文件到本機查看。根據(jù)鋰離子電池組故 障和外部特性之間的關(guān)系，建立了電池組故障診斷專家系統(tǒng)的模型，并給出了專 家系統(tǒng)所用規(guī)則、歷史檔案數(shù)據(jù)內(nèi)容以及電池組運行性能評估的算法，最后通過 試驗對結(jié)果進行了驗證。蓄電池運行狀態(tài)是否正常，直接影響著 應用領(lǐng)域中各種設備的正常、可靠和安全運行。另外，單電池的性 能下降及故障會降低電池組的 SOC（荷電狀態(tài)）值，因為性能差的一個單體電池 的電量決定了整個電池組的荷電狀態(tài)。 電動車的能量全部或部分來自儲能電池。通過專家 診斷系統(tǒng)，我們可以實現(xiàn)對不健康電池的早期診斷，也使剩余電量估計模型能更 準確，這樣能夠延長電池的使用壽命并進一步降低電池的使用成本，增加電動車 的續(xù)駛里程，提高車輛行駛的可靠性。 其中代表性的公司有 德國 Mentzer Electronic GmbH 和 Werner Retzlaff 為首設計的 BADICOaCH 系統(tǒng)； 美國 Aerovironmevt 公司開發(fā)的 SmartGuard 系統(tǒng)(LongLife Battery Using Intelligent Modular Control System)。 本文對電池故障診斷的研究主要是尋找電池性能故障與電池某個或 N 個參 數(shù)的相互關(guān)系，通過實時監(jiān)測、比較同一電池組的不同單體電池間的參數(shù)變化并 考慮一些其他因素來進行綜合診斷。 單電池電壓偏 移小且電壓變化小的電池性能相對好。 專家系統(tǒng)主要由知識庫、推理機、工作存儲區(qū)、知識獲取子系統(tǒng)和解釋界面 等五個部分組成。 另外，一些專家系統(tǒng)還具有自動知識獲取的功能。 根據(jù)電池組故障診斷模型對電池使用狀態(tài)數(shù)據(jù)的需求， 開發(fā)電池組數(shù)據(jù)采集 系統(tǒng)及相應的上位機人機交互界面?？傮w設計結(jié)構(gòu)圖如圖 1 所示。 歷史檔案數(shù)據(jù)內(nèi)容及其建立 以本實驗采用的磷酸鐵鋰電池為例，保存在歷史檔案中的數(shù)據(jù)主要有： （1）電池出廠時的關(guān)鍵數(shù)據(jù)（如出廠日期、標稱容量、開路電壓等）； （2）使用的總安時數(shù)； （3）過充和過放時最大電壓、電流、溫度的記錄； （4）最近 10 個充放電周期內(nèi)充電周期屬于電壓最高的次數(shù)和放電周期屬于 電壓最低的次數(shù)； （5）最近 10 個周期內(nèi)充電時溫度升降數(shù)據(jù)和充電效率； （6）最近 10 個周期內(nèi)小電流充電時電壓差別； （7）自放電時間間隔； （8）上一次診斷的健康程度（SOH）結(jié)果。如果電池組中的某 一個電池被撤換下來，則應對剛換上的電池的歷史檔案進行初始化。 當系統(tǒng)上電后，電池組數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)會在電池組充放電過程中，每隔一定時間循 環(huán)采集電池組單體的電壓， 溫度等信息。電池組模塊裝配有電池管 理數(shù)據(jù)采集模塊，模塊通過 CAN 總線將采集數(shù)據(jù)進行傳輸。 由于電池 單體間的差異，7 號單體端電壓與其他單體的差距較大，已經(jīng)發(fā)生了二級壓差故 障和單體電壓過低故障報警。 （3）構(gòu)建了電池故障模糊診斷專家系統(tǒng)。隨著實驗的不斷深入，電池故障信息也將慢 慢積累，規(guī)則庫和推理機也將不斷得到更正。 圖 4動力蓄電池安全充電綜合管理系統(tǒng) 動力蓄電池管理系統(tǒng)及監(jiān)測系統(tǒng) 當前，管理系統(tǒng)研制重點力大多集中在提高電壓采樣精度和 SOC 估計技術(shù)方 面，忽略了動力蓄電池管理系統(tǒng)的重點是“管理”，實質(zhì)上僅為監(jiān)測裝置。蓄電池管理系統(tǒng)的 組成見圖 42。 (3)、無須人工干預，由動力蓄電池管理系統(tǒng)直接控制充電機的初始化過程 和充電過程，自動適應多達六種電池的個性化智能充電控制，有效降低了因誤操 作引發(fā)的事故。由 ADC 和 WDT 組成高可靠性電池數(shù) 據(jù)安全冗余采集部件，即是發(fā)生 ADC 失調(diào)、失效，仍可由 WDT 實現(xiàn)高可靠性安全 充電控制。 ⑸、蓄電池管理系統(tǒng)設置了與計算機的通訊接口，采用配套軟件 “動力蓄 電池監(jiān)測系統(tǒng) （Battery Monitor and Quality evaluation system 簡稱 BMQES） ” 可實時監(jiān)測動力蓄電池系統(tǒng)的工作狀態(tài)和進行實時數(shù)據(jù)采集。 充電機采用模塊化總線分布式結(jié)構(gòu)(見圖 45)。 由 CAN 總線和充電控制導引電路組成高可靠性安全冗余控制接口，既保持了 數(shù)字化充電控制系統(tǒng)的優(yōu)點， 又克服了數(shù)字控制系統(tǒng)的實時性受采樣周期和數(shù)據(jù) 傳輸間隔限制而適時性差的缺點，使充電控制具有良好的實時性。 (4) 、采用效率超過 90%的充電專用大功率高效開關(guān)電源模塊，單模塊公率 達到 100KW。 BSMS 系統(tǒng)在北京奧運電動汽車示范運行項目中的應用 采用由 BSMS 系統(tǒng)組成的國家“863”和北京奧運電動汽車項目示范運行充電 站，見圖 51。 圖 5基于極端單體電池充電模式充電站網(wǎng)絡結(jié)構(gòu) 應用案例一見圖 52： 2006 年 4 月， 在北京 （密云） 電動汽車示范運行區(qū)采用 BSMS 系統(tǒng)對安裝 103 個 400AH 鋰離子動力電池組的電動汽車采用基于極端單體電池充電控制技術(shù)充 電過程典型狀態(tài)： 數(shù)據(jù)采集時間:2006 年 4 月 27 日 14 時 24 分 31 秒 數(shù)據(jù)采集地點:北京(密云)電動汽車示范運行區(qū) 電池組當時狀態(tài)：相對極差 %，相對標準偏差 %，電池組屬于質(zhì)量 較好的。充電控制達到預期效果。 充電設置：單體電池充電電壓為 ,充電電流 120A,額定充電端電壓為 (110 只電池)。 處置：充電狀態(tài)顯示 83 號電池有問題，經(jīng)現(xiàn)場檢查，發(fā)現(xiàn)電池連接不可靠， 造成接觸電阻過大，故障排除后，恢復正常。17 / 7