远程监控锂电池应用案例分析

应用背景：

    以池能与内地某燃气企业合作的远程监控终端为应用背景，进行智能电池的研究和探索。2012年开展的西气东输工程，是我国距离最长、口径最大的输气管道。西起塔里木盆地的轮南，东至上海。管线跨越了9个省区，全线4200千米。由于天燃气的易燃易爆特性使得天燃气管网的监控成了安全生产的保障线和防火墙，目前燃气智能燃气终端被广泛使用在天燃气输气管道上。然而，输气管网穿越了多个气候恶劣、地势险要的高海拔和大漠地区，这就对监控设备和供电系统提出了苛刻的要求。比如输气管网的起点新疆塔里木盆地属于高海拔极寒地区，冬季气候异常寒冷，常年冰雪覆盖，平均气温经常在-20～-25℃，最低气温可达-50℃。

    输气管网全线采用自动化设备控制，许多场合电网无法覆盖，需要采用电池供电。这些设备往往对功耗要求非常严格。比如某燃气远程监控终端，平均工作电流仅有几毫安。这需要智能电池系统自身非常低的功耗，以延长电池的续航时间，减小设备的维护频率。此外，这些设备分布在漫长的输气线路上，管理站点到工作现场路程都在几百公里以上，驱车往往需要4~5小时才能到达。这样的使用场合更换电池极为不便，不但工程量浩大而且成本很高。然而，燃气监控终端又需要设备不间断工作，若因电池电量过低而被迫关机，有可能引起非常严重的恶性事故，造成人员和财产的巨大损失，因此要求BMS具有可信的电量检测功能，按照电池的剩余电量科学地安排电池的更换和维护工作，提高设备的可维护性。

具体解决方案：

    针对上述的应用背景和需求，为某天燃气远程监控终端的供电电池提出一种智能电池系统的设计方案，该系统要求如下：

（1）智能电池的输出标称电压为14.2V, 满电量输出电压为16.8V，电池容量为20Ah。
（2）适用于超低温的极寒工况，应用温度下限为-40℃，上限为55℃。
（3）在极寒条件下（-40℃）以标准倍率（0.2C）放电，要求能够放出的电池电量占常温下容量的75%以上。
（4） 系统要求具有超低功耗的特性，在-20℃条件下平均工作电流小于400uA。
（5）系统需要具备功能齐全的保护功能，具有过电流、过充电、过放电、过温度和短路保护。
（6）系统具有较为准确电量估算功能，结合仪表目前的实际功耗预估剩余的工作时间。并且能够抵御温度和老化带来的影响。
（7）系统能过记录异常，能和上位机通信，发出异常和剩余电量不足的预警信号。