電池是電動(dòng)汽車的關(guān)鍵部件。電池的容量大小和它的重量對(duì)電動(dòng)汽車的最大續(xù)駛里程有著決定性的作用，但它的使用壽命卻比車輛要短許多，而且還也許會(huì)在毫無(wú)預(yù)兆的情況下突然失效。

電流激勵(lì)模塊、模擬信號(hào)處理模塊和STM32F4測(cè)評(píng)控制器

每個(gè)人在使用智能手機(jī)時(shí)，都有手機(jī)鋰離子電池老化不耐用或者報(bào)廢的經(jīng)歷。在互聯(lián)網(wǎng)中，許多人介紹了如何使用手機(jī)電池，以便盡可能延長(zhǎng)鋰離子電池的使用壽命，但往往不盡人意。同樣在汽車中，電池也是重中之重的關(guān)鍵零部件，也就導(dǎo)致了電池管理系統(tǒng)承擔(dān)著艱巨的任務(wù)，并且還要對(duì)電池組的電壓進(jìn)行監(jiān)控，從而能夠?qū)崿F(xiàn)電池工作狀況的診斷分析。

寶馬公司對(duì)他們的i3電動(dòng)轎車電池給出了8年的保質(zhì)期。雷諾公司給電動(dòng)汽車消費(fèi)者的保證是車輛使用8年后或者行駛160000km后電池的容量至少能保持在66%。為了讓駕駛員感覺(jué)不到電池容量不斷下降，有些制造商采用了一些技巧，安裝在電動(dòng)汽車中的電池容量比額定容量要大。電池電池是電動(dòng)汽車的關(guān)鍵部件。電池的容量大小和它的重量對(duì)電動(dòng)汽車的最大續(xù)駛里程有著決定性的作用，但它的使用壽命卻比車輛要短許多，而且還也許會(huì)在毫無(wú)預(yù)兆的情況下突然失效。

電池組由多個(gè)電池單元組成，由于生產(chǎn)制造公差和電池組內(nèi)部溫度梯度的原因，各個(gè)電池塊的老化程度是不一樣的。如今的電池管理系統(tǒng)還無(wú)法采集因老化造成差異的數(shù)據(jù)。為改變這種狀況，Chemnitz技術(shù)大學(xué)檢測(cè)和傳感技術(shù)(MST)的教授和研發(fā)人員研發(fā)了移動(dòng)式鋰離子電池診斷系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)﹄姵亟M中的各個(gè)電池單元進(jìn)行詳細(xì)而深入的狀態(tài)診斷分析，此項(xiàng)技術(shù)也得到了Rutronik電氣技術(shù)公司的支持

新型檢測(cè)系統(tǒng)

開(kāi)發(fā)項(xiàng)目最主要的目標(biāo)就是開(kāi)發(fā)一種盡可能緊湊的便攜式系統(tǒng)，應(yīng)能夠集成到任何一種嵌入式系統(tǒng)中去。利用這一輔助檢測(cè)技術(shù)使得電池管理系統(tǒng)不會(huì)比當(dāng)下的更大、更重。

電池檢測(cè)系統(tǒng)是利用阻抗頻譜測(cè)量原理來(lái)檢測(cè)的。如圖所示，通過(guò)阻抗，例如利用交流電阻器的阻抗可以測(cè)定它與頻率之間的函數(shù)關(guān)系。阻抗的頻譜數(shù)據(jù)可以采集、匯總起來(lái)，在采集數(shù)據(jù)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)向每一個(gè)鋰離子電池單元發(fā)送一個(gè)電流信號(hào)，從而激發(fā)一個(gè)應(yīng)答電壓。在檢測(cè)時(shí)，交流電流信號(hào)使用了定義的頻率范圍，從而得到了一定的阻抗頻譜。這樣確定的數(shù)據(jù)可用于推斷電池組中各個(gè)電池單元和各個(gè)電氣觸點(diǎn)的狀態(tài)結(jié)論。

高效檢測(cè)技術(shù)

該系統(tǒng)項(xiàng)目研發(fā)團(tuán)隊(duì)考慮到了大批量長(zhǎng)期生產(chǎn)這種檢測(cè)儀時(shí)的要求，并在盡可能經(jīng)濟(jì)、節(jié)能的信號(hào)處理硬件方面投入了大量的精力。為了高效完成阻抗頻譜的檢測(cè)，研發(fā)人員對(duì)激勵(lì)信號(hào)在多個(gè)等級(jí)中進(jìn)行了優(yōu)化，并保存在便攜式檢測(cè)系統(tǒng)的微處理器中。這種處理方法的好處是可以使運(yùn)算強(qiáng)度大的信號(hào)優(yōu)化不在微處理器中進(jìn)行，這就能夠運(yùn)算能力較小的硬件。

另外，盡可能短的檢測(cè)時(shí)間也是研發(fā)人員關(guān)注的重點(diǎn)。1~1000Hz的阻抗數(shù)據(jù)可以在3s內(nèi)完成測(cè)試。如果頻率范圍擴(kuò)大到了10mHz~1000Hz，檢測(cè)時(shí)間也提高到了大約5min。也就是說(shuō)，等一個(gè)紅綠燈的時(shí)間就足以完成較大頻率范圍的電池狀態(tài)分析。

這一檢測(cè)方法在各種利用電池供電技術(shù)領(lǐng)域里都有著巨大應(yīng)用潛力，因?yàn)樗ＷC了電池的使用壽命，從而也保證了電池驅(qū)動(dòng)的可靠性和安全性。除此之外，在租用電池的經(jīng)營(yíng)模式中，還要不可避免地對(duì)電池的功能進(jìn)行診斷和分析。只有這樣，電池的用戶才能控制其經(jīng)營(yíng)模式，以達(dá)到很高的效率，從而有利可圖。

電池塊更換

電動(dòng)汽車的駕駛員、汽車維修廠的修理工都可以更換失效的電池塊。這就減少了電動(dòng)汽車駕駛員更換電池的費(fèi)用支出，也可以更高效的利用各個(gè)電池塊。在這一檢測(cè)技術(shù)正式上市之前還有一些開(kāi)發(fā)工作要做。預(yù)計(jì)在2022~2025年之間，這一技術(shù)可以上市，以ASSP(專用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品)形式的IC集成解決方案是最重要的前提條件。

OEM汽車生產(chǎn)廠的興趣

Rotronik電氣技術(shù)公司市場(chǎng)營(yíng)銷戰(zhàn)略經(jīng)理AndreasMangler先生說(shuō)道：“一些OEM汽車生產(chǎn)廠已經(jīng)與我們進(jìn)行了接洽。我們也跟一些一級(jí)供應(yīng)商、二級(jí)供應(yīng)商企業(yè)開(kāi)展了相應(yīng)的工作，但Rotronik公司不會(huì)是檢測(cè)儀的生產(chǎn)廠。電氣元器件、包括電池塊的分銷商之間都可以促進(jìn)生產(chǎn)廠家獲得更多的信息，并建立良好的聯(lián)系。我們將自己視為用戶與大學(xué)之間的橋梁。”