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，被廣泛應(yīng)用于長時間待機的遠(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對電池造成不可逆的損傷。鋰離子電池對溫度也非常敏感:假如在過高的溫度下使用，可能會導(dǎo)致電解液分解、燃燒甚至爆炸。低溫會導(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，每個電池的內(nèi)阻和容量會有所不同。當(dāng)多個電池串聯(lián)使用時，每個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，各個站點之間距離大，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)估計功能，準(zhǔn)確掌握電池的電量狀態(tài)，更加有針對性地進(jìn)行電池更換工作。同時要求電池管理系統(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)計電池管理系統(tǒng)對長時間持續(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。重要有以下幾個因素:首先,從遠(yuǎn)程測量儀的工作特點,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)出低電量報警。最后，鋰離子電池的自放電率隨溫度的波動變化很大。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。