遠(yuǎn)程儀器設(shè)備由于其特殊的工作環(huán)境和工作方式，對(duì)電池的要求很高。它要較長的電池壽命，通常持續(xù)一年或更長時(shí)間。鋰離子電池具有工作電壓高、體積小、重量輕、能量密度高、無記憶效應(yīng)、無污染、自放電小、循環(huán)壽命長等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于長時(shí)間待機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控儀器中。與鎳氫電池相比，鋰離子電池重量輕了30%到40%，能量比高60%。然而，鋰離子電池也有嚴(yán)重的缺陷。綜上所述，有以下兩個(gè)方面:

1.安全

鋰離子電池存在安全性差、爆炸等缺陷。特別是鈷酸鋰作為鋰離子電池的負(fù)極材料，不能放電大電流，安全性差。此外，幾乎所有類型的鋰離子電池過充或過放電都會(huì)對(duì)電池造成不可逆的損傷。鋰離子電池對(duì)溫度也非常敏感:假如在過高的溫度下使用，可能會(huì)導(dǎo)致電解液分解、燃燒甚至爆炸。低溫會(huì)導(dǎo)致鋰離子電池性能惡化，影響設(shè)備的正常使用。由于電池制造技術(shù)的限制，每個(gè)電池的內(nèi)阻和容量會(huì)有所不同。當(dāng)多個(gè)電池串聯(lián)使用時(shí)，每個(gè)電池的充放電速率不一致，導(dǎo)致電池容量利用率低。鑒于此，鋰離子電池在實(shí)際使用中要特殊的保護(hù)系統(tǒng)來監(jiān)控電池的健康狀況，從而對(duì)鋰離子電池的使用進(jìn)行管理。圖1為電解液分解后的鋰離子電池。

2.可維護(hù)性

低溫下鋰離子電池的容量衰減和電量無法準(zhǔn)確預(yù)測，導(dǎo)致設(shè)備的可維護(hù)性差。長期在線電表要定期更換電池，而遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備工作站分散，各個(gè)站點(diǎn)之間距離大，所以更換電池工作量大，成本高。為了減少維護(hù)工作量，降低維護(hù)成本，要求電池管理系統(tǒng)具有準(zhǔn)確的電量狀態(tài)估計(jì)功能，準(zhǔn)確掌握電池的電量狀態(tài)，更加有針對(duì)性地進(jìn)行電池更換工作。同時(shí)要求電池管理系統(tǒng)具有低功耗，降低維護(hù)頻率，延長電池壽命。因此，合理設(shè)計(jì)電池管理系統(tǒng)對(duì)長時(shí)間持續(xù)供電的遠(yuǎn)程監(jiān)控儀表的維護(hù)具有重要意義。

然而，由于遠(yuǎn)程監(jiān)控儀器的工作特性和鋰離子電池的固有特性，使得開發(fā)一套滿足此類應(yīng)用需求的電池管理系統(tǒng)十分困難。重要有以下幾個(gè)因素:首先,從遠(yuǎn)程測量儀的工作特點(diǎn),為了降低功耗,遠(yuǎn)程測量儀器一般定期睡眠和醒來,這是工作電流的動(dòng)態(tài)變化,醒來工作電流相遠(yuǎn)高于靜止?fàn)顟B(tài),但醒來后階段的工作時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于休眠階段;其次，鋰離子電池的放電曲線非常平緩，主充電集中在3.6v電壓以上。然后，隨著電壓的進(jìn)一步降低，電池功率開始急劇下降，遠(yuǎn)程儀表無法根據(jù)電池電壓發(fā)出低電量報(bào)警。最后，鋰離子電池的自放電率隨溫度的波動(dòng)變化很大。在野外工作的儀器，溫度條件非常極端，進(jìn)一步新增了電池功率預(yù)測的難度。當(dāng)前的電池管理系統(tǒng)很難適應(yīng)這些功能和性能的要求，本課題正是基于以上背景而提出的。