IBS的电池管理技术在未来汽车设计中的应用

车应用中一样），以便对电池进行监控。我们以相同方式进行了两次独立的驾驶测试。所选驾驶路线围绕着内布拉加斯州哥伦布市区。选择该路线的原因是为了获得对标准早晨通勤情况的近似，不会中断交通流，也不会使测试被其他驾驶员打断。第一个测试是模拟起停测试，具体情况是，汽车在到达预定地点时完全停止（其间路过12个街区，停车6次）并立即关闭发动机。记录停车时间，在15秒停车间隔时间过后，启动发动机并恢复前进运动。第二个测试尽量模仿第一个测试，但有一个例外：汽车永远不关闭发动机。停车持续时间也是15秒钟。对路线、最大车速和加速度全都进行监控，以尽量严格地模拟第一个测试。对这些测试结果的比较显示，与当今大多数轿车和卡车的标准汽车系统相比，起停系统给电池造成了很大的负担。另外，起停测试结果还显示了作为汽车感测系统的 IBS在真实汽车环境中的有效性。

　　图3. 使用IBS的实际起停测试

　　图4. 使用IBS的实际驾驶测试

　　两次实际驾驶测试的结果如图3和图4所示。这个简单测试证明我们需要可靠和精密的电池监控系统。每次测试只持续6分钟时间，其间有6次15秒钟停车。起停测试中与这6次停车有关的重启比正常驾驶测试中多需要 1，528 库仑电荷。与测试开始时相比，起停测试结束时甚至有 135 库仑的电荷净减少。如图 4 所示，正常驾驶测试有一个初次起动，但在随后的电荷损失之后有一个施加至电池的净电荷，这说明了电池低效的原因。

　　测试是对在内布拉斯加州哥伦布市早晨开车上班时的情况的短时模拟，交通堵塞在那里并不是多大的问题，测试电池是崭新的。如果这是轿车在交通拥挤时间离开洛杉矶或慕尼黑，则停车次数与驾驶时间相比可能糟得多。如果电池较弱的汽车遇上了长时间走走停停的交通状况，则容易想象，电池电量可能低到在某次停车后无法再重启发动机。如果轿车或卡车配备了 IBS，则发动机控制系统就能准确地监控电池电量，并确定其重启发动机的能力。

　　IBS 是电池电量消耗迅速问题的完整解决方案。它能够准确地测量所有需要监控的电池参数，以实现准确的电池健康状况预测。这些测量如图 5（取自图 3 中起停测试的末端）所示。该图显示了从 IBS 发送的原始数据，其将被中央控制器接收并用作电池健康信息。

　　图5. IBS测量的电流、电压和温度值

　　其他应用

　　IBS单元是汽车应用的理想选择，但也很适合许多其他应用。大多数不间断电源（UPS）使用的都是铅酸电池，这些电池和汽车中的电池一样都需要进行监控。知道备用电池的健康状态不仅可确保电池在需要时能够发挥作用，还能延长电池的总寿命长度，以显著节省成本。高尔夫推车、电动叉车及私家车全都包含由铅酸电池供电的电动机。知道这些电池的充电状态使系统能够在需要充电时提醒用户。IBS 单元还允许系统限制电流消耗（如通过限制高尔夫推车的最大速度），以进一步延长剩余电池续航时间，并允许使用者在再次充电前行驶更远的距离。

　　安全应用中（如应急照明和医用床）中也需要 IBS 单元。应急照明装置是由电池供电的备用光源。电池监控使安装人员能够准确地知道何时其将无法再提供充足的电力来保证所需时长的照明，与定期替换电池相比，这有助于节省成本。IBS 还会确保电池电量不足的情况会被注意到，从而尽早进行更换，确保应急灯在紧急情况期间能够使用。每张医用床都有一个铅酸电池后备系统，用于保证生命攸关的患者系统甚至在电源和/后备发电机故障时也能继续使用 ［8］。如果这些电池中的某一电池在紧急情况发生时处于低健康状态，则有可能危及患者的生命。与传统感测系统相比，IBS 能够更好地监控电池的健康状态。

　　可再生能源应用是IBS单元表现出色的另一个领域。最明显的领域是电池由可再生能源充电并用作后备电源或充足电源的场合，如离网（off-grid）应用和休闲车辆。IBS 在此类应用中的功能与其在汽车或 UPS 中的功能差不多。但在可再生能源领域有多得多的应用。其中之一是用于最大功率点跟踪（MPPT）电路。不同电流和电压下的太阳能电池板最大输出功率取决于影响电池板的条件 ［3］，IBS 可用于监控电池板的电流和电压输出。通过结合 IBS 测量与 MPPT 算法和简单的转换器电路，一个电池板或电池板阵列的总功率输出与传统系统相比可增加多达 30% ［3］。该额外输出功率增加多于由于电阻性感测元件造成的任何功率损耗 ［3］。这一增加还会大大减少太阳能系统的成本-功率比，因为电池板是迄今最昂贵的部件 ［3］。

　　结束语

智能电池传感器（IBS）单元对恶劣汽车环境的