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摘要：分析表明，制约新能源汽车的最大短板就是电池技术，电池管理系统能够有效提升电池使用效率和使用寿命。研究目前新能源汽车的电池管理系统存在的一些问题，通过设计新能源汽车电池管理系统来提高电池的使用使用效率，对我国新能源汽车产业发展有重要的意义。
关键词：新能源汽车；汽车电池；电池管理系统
1引言
汽车作为人们生活和出行最重要的工具，与人们的生活紧密相关，在新能源车的开发中，电池作为动力来源是十分重要的，因此对于动力电池的研究在不断进行之中。当前电池管理信息系统存在不够智能，在安全管理、SOC（StateofCharge）、精度和数据处理上都存在一些问题，无法将电池性能发挥出最大的水平，成为新能源汽车和新能源汽车电池发展的瓶颈。电池管理系统分成多个电池管理单元，对每个电池的电压、母线电流和电压等信息，检测出节点温度实现电池组的热管理，同时可以充分收集电池的数据，精确估算出每个电池和电池组的SOC，确保能够在合理的范围内进行工作，这样可以确保电池的寿命能够延长[1-3]。电池管理系统的作用主要是能够介入电池工作中，合理分配电池工作，对故障电池单体进行预测，防止因为出现单体故障导致其他电池的损坏，通过对各个电池和电池组的实时监控管理，能够对驾驶员提出预警信息，防止电池出现故障导致动力缺失发生事故[4]。汽车电池不能过充和过放，两者均会严重损坏电池的寿命，甚至严重的会导致电池产生爆炸，而电池管理系统能够检测每个电池的状况，在过充时切断电源；在过放时提示驾驶员进行及时充电，并且启动备用电池供电。因此新能源汽车中电池管理系统是十分重要的，对于确保电池和汽车的安全都有重要的意义。
2存在的问题
2.1系统设计
现阶段新能源汽车电池管理系统存在一些问题，具体表现在以下几个方面：①汽车电池管理不够智能。现阶段新能源汽车电池管理系统无法对电池做出智能化管理，在驾驶员选择驾驶模式时候，管理系统不能智能选择所需的电池能量输出，导致没有驾驶乐趣。同时电池管理系统无法对每个电池性能进行优化，无法学习驾驶员的驾驶习惯，根据驾驶员需要进行实时电池管理。②无法智能化调用电池各项信息。传统电池管理系统能够检测电量和调用情况，但是无法针对每个电池进行信息的调取和获取驾驶员所需的特定信息。③SOC算法不够精确。电池的SOC估算是电池管理系统中的重点和难点，电池内部的化学反应和汽车的运行情况在各个时刻都不相同，在各种影响环境之下如何准确估算电池SOC是一件困难的工作，现阶段SOC估算法不够成熟，不能精确估算每个电池的SOC，因此无法做到精确电池管理。
2.2专业水平
新能源汽车管理系统设计是一项复杂的系统工程，需要设计人员具有很高的专业素养和技能水平，同时要看具备扎实的理论基础和硬件设计制作的能力。目前我国具备合格水平的设计人员数量不多。目前我国一些设计人员是大学刚毕业的学生，缺乏相关的工作经验，还需要电池生产厂家进行进一步的培养。电池管理系统设计硬件和软件两个方面，同时具备两个专业技能的综合性人才仍然很缺乏，因此在日常的系统设计中难免会出现各种问题，既无法达到有关电池管理系统设计的要求，无法满足硬件制作的要求，在系统设计和应用上还存在一些差距。
3新能源汽车电池管理系统
3.1硬件系统的设计
新能源汽车电池管理系统的硬件模块分成以下几个部分：①数据采集模块。数据采集由电压和温度采集器构成，通过设置在各个电池和节点上检测和收集电池和节点的运行数据。②中央处理模块。数据模块是管理系统的处理中枢，因此需要较强的运算能力，因此采用微处理器为STM32。③检测模块。检测模块分成电压检测和电流检测单元组成，电压检测单元通过电池管理芯片对总电压和单体电压数据检测和收集，电流检测单元则是利用霍尔电流传感器将采集到电流值。温度检测单元采用热电偶测温技术，通过热电偶的模拟差分电压测得温度值，通过SPI总线上传到温度模块内的单片机，单片机再对温度值做温度补偿等软件运算处理后，上报给主控单元。④显示模块。⑤控制模块。均衡控制模块采用非耗散式的集中均衡管理电路实现，主要作用是确保充电时各个电池的一致性，延长电池的使用寿命。⑥通信模块。相互间的信息通信一般采用CAN现场总线技术实现。⑦信息管理模块。将电池数据作为处理的目标，检测单元通过通信模块交换数据，并对数据进行处理和存储。
3.2SOC的算法
新能源汽车电池管理系统的SOC算法采用卡尔曼滤波法，通过对静态自学习残余电量算法来计算电池的初始SOC，需要使用到大量的实验数据和精确地电池使用信息，同时还需要电池两端的电压值和温度信息，这样计算的初始SOC比较准确，然后将这个值作为输入值，可以使用卡尔曼滤波法来估算实时电池SOC。由于计算公式并不是线性的方程，因此要在计算中实现线性化必须给出误差和估计值的协方差矩阵来估算误差范围，然后再取比较精确的SOC数值。
3.3软件系统的设计
新能源汽车管理信息系统最重要的是软件设计，需要尽可能完善软件的各种功能，方便驾驶员对电池数据进行查询和处理，提供智能化服务。可以先进行控制模块的功能编写，再对各个辅助模块编写调试，最终实现整个系统的联调和优化工作，最终实现整个系统的全部功能。其次要加强系统的学习算法编写，使汽车电池管理系统能够学习驾驶者的驾驶习惯，智能调取电池数据供驾驶员参考，同时可以能够智能的调整电池性能配合驾驶员的驾驶习惯，实现电池智能管理的目标。
3.4新技术的应用
近些年人工智能和机器人技术在不断的发展，但是还没有应用在实际生产领域，一些复杂和重复性的工作会浪费设计人员很大的精力和时间，因此需要加快这些新技术的发展，一旦这些技术能够用在电池管理系统的设计中，将极大程度的提升系统设计的效率和准确性，减少设计人员的劳动强度和设计中的人为错误，为电池管理系统设计带来革命性发展。同时要加强专业人员的培养，不仅要增加新能源汽车领域专业人才的培养要加强电池技术的专业人员培育，在学校期间要增加实践课程，通过与企业合作的方式使学生能够及早具备企业所需要的技能，这样新能源汽车行业才能继续建行快速的发展。
4结语
新能源汽车电池管理系统对新能源汽车电池工作和应用有极其重要的影响，因此在本文中对现阶段电池管理系统中存在的问题进行分析，并重新进行新型智能化新能源汽车电池管理系统的设计，通过更新硬件设施和智能化算法和软件应用，能够在很大程度上满足新能源汽车电池工作的要求，促进我国新能源汽车产业的发展。。
参考文献
[1]刘锦绢,刘贤兴,孙金虎,张育华.新能源汽车用动力电池管理系统设计[J].电源技术,2013,37(06):966-968.
[2]李嘉良,常玉锋,徐寅申,徐舒舒.新能源电动汽车电池智能管理系统设计[J].电子制作,2016(11):44+46.
[3]张康.一种基于单片机的新能源汽车动力电池管理系统设计[J].企业技术开发，2018，37(03):6-8.
[4]谢先宇,王潘,王英,傅振兴.车用动力电池系统设计及应用研究[J].上海汽车,2009(10):9-12.
作者:魏青 单位:武汉职业技术学院
