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锂离子电池组专家诊断系统的研究 发布:2011-08-30 | 作者: | 来源: mamingkeda | 查看:473次 | 用户关注： 锂离子电池组专家诊断系统的研究摘要：对电池组故障进行诊断是电池管理系统的重要功能。根据锂离子电池组故障和外部特性之间的关系，建立了电池组故障诊断专家系统的模型，并给出了专家系统所用规则、历史档案数据内容以及电池组运行性能评估的算法，最后通过试验对结果进行了验证。关键词：电池组；专家诊断；监控系统1引言随着国家经济的不断发展，对能源、电力、交通、通信、环保等领域现代化要求也在不断提高。作为后备能源的 锂离子电池组专家诊断系统的研究 摘要：对电池组故障进行诊断是电池管理系统的重要功能。根据锂离子电池组故障和外部特性之间的关系，建立了电池组故障诊断专家系统的模型，并给出了专家系统所用规则、历史档案数据内容以及电池组运行性能评估的算法，最后通过试验对结果进行了验证。 　　关键词：电池组；专家诊断；监控系统 　　1 引言 　　随着国家经济的不断发展，对能源、电力、交通、通信、环保等领域现代化要求也在不断提高。作为后备能源的蓄电池系统正在被大量使用，对所有不允许断电的供电电源系统来说，蓄电池组都是一个不可缺少的后备电源系统。而且，蓄电池系统在各行业中应用越来越广泛。蓄电池运行状态是否正常，直接影响着应用领域中各种设备的正常、可靠和安全运行。特别是无人值守的现场及电子商务中心、银行的后备电池就显得尤为重要。 　　经测试及优选分组的电池组中的各个单体电池之间仍然存在性能差异，这些差异在电池的长期运行过程中因环境的微小差别（如温度差）能够不同程度地产生新的差异。经过长期运行，个别电池性能明显下降，严重影响电池组性能，甚至造成事故，需要早期诊断出单电池的性能下降和早期故障。另外，单电池的性能下降及故障会降低电池组的SOC（荷电状态）值，因为性能差的一个单体电池的电量决定了整个电池组的荷电状态。一个电池组一般是由数个单体电池或电池模块串联组成；性能落后的单体电池可能会使整个电池组提前终止放电。因而需要配备电池故障早期诊断专家系统。通过诊断系统能实现电池故障和隐患的早期预报，从而能有效地增加电动车电池组的续驶里程及无故障工作时间，使维护工作量降到最低，由此保证了电动车能可靠运行。 　　电动车的能量全部或部分来自储能电池。制约电动车技术发展和电动车产业化的一个主要问题是储能电池及其应用问题。电池使用中的一个突出问题就是各电池之间的差异，存在着不一致性，因此早期发现电池的不一致性和故障就成为非常关键的技术难题。需要研制一个电池组的早期故障专家诊断系统。通过专家诊断系统，我们可以实现对不健康电池的早期诊断，也使剩余电量估计模型能更准确，这样能够延长电池的使用寿命并进一步降低电池的使用成本，增加电动车的续驶里程，提高车辆行驶的可靠性。该系统及技术的研究具有理论价值和促进电动汽车产业化的重大意义。 　　2 专家诊断系统的国内外发展现状 　　根据国际电工学会(IEC)在1995年制定的电池管理系统标准的要求，电动车用电池管理系统必须具备一定的电池诊断功能，包括不健康电池早期报警和提供电池老化信息。在这10多年里，国外各大公司均对此进行大力攻关研究，并在其运行使用的电池管理系统中加入了一定的电池诊断功能。其中代表性的公司有德国Mentzer Electronic GmbH和Werner Retzlaff为首设计的BADICOaCH系统；美国Aerovironmevt公司开发的SmartGuard系统(Long--Life Battery Using Intelligent Modular Control System)。 　　（1）BADICOaCH系统 　　BADICOaCH系统是BADICHEQ系统的改进，它具有的电池诊断相关功能：对最近24个充放电周期的详细数据进行存贮并允许在对电池好坏作判断时进行快速查找电池基本信息和错误使用情况; 　　（2）SmartGuard系统 　　SmartGuard系统具有的电池诊断相关功能主要有提供放电极性反向报警和电池历史记录和归档。 　　国内对电池故障诊断也有一定的研究，如春兰研究院，清华大学，但大部分研究还处于起步阶段。 　　本文对电池故障诊断的研究主要是寻找电池性能故障与电池某个或N个参数的相互关系，通过实时监测、比较同一电池组的不同单体电池间的参数变化并考虑一些其他因素来进行综合诊断。经过长期的研究，已归结出了一个初步可行的算法并在电动车跑车实验用于电池诊断。其思想在于同一个电池组的各个单体电池在相同的充放电电流下，各个单体电池的性能大多数是相近的，但还有一些电池的性能存在不一致。通过综合考虑各个电池在此段时间内对平均电压的偏移及各个电池在此段时间内的电压变化可以估计出电