新能源汽车电池管理系统数据采集存储系统

张文多　侯南

摘 要：新能源汽车是汽车产业的新兴发展势态，在新能源汽车中，纯电动汽车作为主要的产品类型，以电池管理系统（BMS）为汽车高效、安全运行提供基础保障，电池管理系统能够有效提高汽车电池的利用率，延长使用寿命，对于新能源汽车具有重要作用。电池管理系统中，数据采集存储系统以对电池运行工作状态下温度、电流、电压等的数据采集与传输处理，为汽车运行情况进行数据分析，形成对汽车内各系统与模块控制指令的发送，实时监控汽车动力电池组，保障安全、稳定运行。

关键词：新能源汽车;电池管理系统;数据采集存储系统

新能源汽车电池管理系统是以保护汽车动力电池安全使用的控制系统，能够以数据采集存储系统对动力电池运动全过程的信息进行采集与处理，形成对动力电池使用情况的监控，并通过对汽车系统各模块的指令控制，调控电池组运行中的问题，为汽车安全提供良好保障。本次以新能源汽车电池管理系统及数据采集存储系统的分析，形成对新能源汽车动力电池安全保护系统的具体阐述

一、新能源汽车电池管理系统

新能源汽车以发展动力电源技术，利用多种不同的电池、电容器为辅助动力源，为汽车提供运行动力，减少汽车运行中能源的损耗。在新能源汽车特别是纯动力汽车中，电池管理系统处于重要地位，以电动汽车技术的发展逐渐提升的电池技术是推动新能源汽车发展的关键。电池管理系统能够形成对动力电池的安全保护，通过数据采集与处理对动力电池运行进行安全预警，也能够通过数据总线参与车辆运行状态的控制[1]。所以电池管理系统在新能源汽车中具有重要作用，电池管理系统的运行原理可以通过数据采集、电子控制单元数据处理与分析、电池管理系统根据分析结构对系统各功能模块发出控制指令，传递参数信息等环节构成。数据采集作为电池管理系统的第一步，决定电池管理系统功能的发挥。在电池管理系统中，数据采集速率较高，通过数据采集可了解电池组健康状态与荷电状态，以数据采集存储系统中对于动力电池运行过程中温度、电压、电流数据信息的收集，可进行放电过程的控制，形成对系统各模块控制指令的发布。电池管理系统还通过采集的数据信息形成对动力电池在温度、电压、电流数据上的检测，对于超过标准范围的温度、电压、电流，以调控电池组过充与过放进行调整，保持电池组运行安全状态。在电池管理系统上，能够形成对于系统各模块的指令控制，例如在电池温度的控制上，电池工作温度较高的情况下，可以通过热管理模式进行冷却，保持电池工作温度的适宜。一般在低于电池工作温度下限时进行电池加热，电池工作中控制电池单体的温度，以平衡电池单体温度为目的，对电池单体与电池组进行热管理与保护。另外，电池管理系统还需要通信功能，能够通过对动力电池系统参数与信息的收集，为整车控制、充电控制提供信息支持[2]。也能够有效协调电池组工作性能，在电池组的运行中设置均衡电路，保障各个电池单体充放电工作一致水平，避免动力电池运行性能降低，提供动力电池运行保障。

二、新能源汽车电池管理系统数据采集存储系统

新能源汽车电池管理系统在数据采集存储系统中，主要包括以下几方面内容。

（1）温度采集

电池工作温度是影响电池运行性能的一个重要要素，也直接影响汽车运行安全性，所以在电池管理系统中，需要有效接受温度信息并作出热管理及其他控制。数据采集存储系统中，温度采集方式多样，例如以热敏电阻进行温度采集。将热敏电阻作为温度传感器，根据热敏电阻在不同温度影响下电阻值的变化情况，将电阻信息转化为温度数值，从而有效采集温度信息。在温度采集中，也可以借助集成温度传感器采集温度信息，基层温度传感器多基于热敏电阻产生，但实际生产过程中进行了校正，使得电阻值不需要通过设置定值电阻、热敏电阻的串联形式转化电阻值，能够直接输出数字量，更便于温度信息采集。

（2）电压采集

新能源汽车动力电池的电压采集多用于评估电池单体电压状态，基于电池单体性能对于电池管理系统后续控制模式存在直接影响，所以在数据采集存储系统中，对于电压采集方式也较为多样。例如采用压/频转换采集法，通过压/频变换器的应用，将压/频转换电路中电压信号转换为频率信号，并直接将信号输送至单片机计数器端口处理数据信息[3]。该电压采集方式精准度较高，且能够实现多路采集。另外还可采用隔离运放采集法，以隔离运算放大器进行电压信息的采集，该方法主要以对模拟信号进行隔离划分，经输入调制处理后输出调解复现，多应用于电池单体的电压采集中，能够减轻外界因素干扰，有效隔离电路与输入电池端电压信号，电压采集精确度较高。

（3）电流采集

数据采集存储系统中，电流采集多用于对电路中直流电流、交流电流与脉冲电流的采集，不同的电流采集方式在电流信息测量对象上不同，新能源汽车领域中，电池管理系统的数据采集存储系统中，电流采集多采用分流器进行信息采集，分流器的测量对象包括直流电流、交流电流与脉冲电流，电流采集信息较为丰富，且分流器在价格上较低，所以应用较为广泛，但分流器具有插入损耗，且无电气隔离，所以在应用上也存在一定劣势。除分流器外，电流采集还使用霍尔传感器，霍尔传感器在测量对象上也包括直流电流、交流电流与脉冲电流，相较于互感器与光纤传感器测量对象更多，且霍尔传感器无插入损耗，且存在电气隔离，很好的弥补了分流器的不足，不过霍尔传感器价格偏高，所以在电池管理系统中，对于电流采集方法的选择，还需要根据实际需求进行确定。

结语：

电池管理系统是新能源汽车动力电池运行安全的有效监控与保障系统，能够提高汽车电池的利用率，延长使用寿命。电池管理系统中，数据采集存储系统是核心组成部分，以采集动力电池温度、电压、电流等信息的方式，对电池管理系统提供信息支持，从而更好的提高电池管理系统对于动力电池的安全管理与控制。

参考文献：

[1]罗东. 面向电动汽车的集中式电池管理系统研究与设计[D].重庆邮电大学，2018.

[2]张宝利. 基于功能安全的电动汽车电池管理系统架构设计[D].北京交通大学，2019.

[3]董亮. 電动汽车动力电池管理系统关键技术研究与数据采集单元开发[D].浙江农林大学，2018.

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