鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:754次 | 2023年05月05日
動(dòng)力鋰離子電池荷電狀態(tài)SOC是電池管理系統(tǒng)BMS關(guān)鍵技術(shù)
動(dòng)力鋰離子電池荷電狀態(tài)SOC是電池管理系統(tǒng)bMS關(guān)鍵技術(shù)。準(zhǔn)確的SOC估算是電池管理系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。電池管理系統(tǒng)是電動(dòng)汽車的核心部件之一,重要用途是對(duì)鋰離子電池包進(jìn)行安全監(jiān)控及有效管理,以提高電池使用效率,延長電池使用壽命,降低運(yùn)行成本,進(jìn)一步提高電池包的可靠性。
動(dòng)力鋰離子電池荷電狀態(tài)SOC是電池管理系統(tǒng)bMS關(guān)鍵技術(shù)
鋰離子電池的荷電狀態(tài)SOC描述了電池的剩余數(shù)量,是電池在使用過程中最緊要的參數(shù)之一。準(zhǔn)確估計(jì)SOC可以戒備鋰離子電池的過充電或者過放電,有效延長電池的使用壽命,并且在電動(dòng)汽車的行駛中可以預(yù)知可續(xù)駛里程。
由于SOC荷電狀態(tài)估算受溫度、老化、充放電倍率、自放電等因素的影響,使得電池在實(shí)際使用中呈現(xiàn)為高度的非線性,導(dǎo)致SOC的精確估算十分困難。
一般而言電動(dòng)汽車的鋰離子電池管理系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)功能:①準(zhǔn)確估測(cè)動(dòng)力鋰電池包的荷電狀態(tài),即電池剩余電量;②保證SOC維持在合理的范圍內(nèi);③戒備由于過充電或過放電對(duì)電池的損傷,從而隨時(shí)預(yù)報(bào)混合動(dòng)力汽車儲(chǔ)能電池還剩多少能量或者儲(chǔ)能電池的荷電狀態(tài)。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
鋰離子電池包的SOC筆直反映了電池包的剩余可用容量,是評(píng)估電池包當(dāng)前性能的緊要指標(biāo),同時(shí)也是估計(jì)電動(dòng)汽車當(dāng)前可續(xù)行里程的緊要參數(shù)。
功率狀態(tài)反映了電池包當(dāng)前狀態(tài)下所有能夠輸出的最大功率,這是由于在不同的放電深度,在保證電池包的壽命和安全性的前提下,電池所能夠承受的充放電電流受到限制,雖然SOC的大小在一定程度上決定了電池包所能承受的最大充放電功率,但還不夠全面,為了保證電動(dòng)汽車的安全行駛,非得能夠?qū)﹄姵匕墓β薁顟B(tài)進(jìn)行評(píng)估并將結(jié)果傳送到整車控制系統(tǒng)和充電控制系統(tǒng)以優(yōu)化充放電過程。
鋰離子電池的SOC荷電狀態(tài)反映了鋰離子電池包的安全性和容量衰減程度,重要描述參數(shù)有總?cè)萘康乃p,電池內(nèi)阻的變化,系統(tǒng)的絕緣阻抗等,目前還沒有統(tǒng)一的含義對(duì)其進(jìn)行評(píng)估。
提高動(dòng)力鋰離子電池包使用性能的處理方法
(1)通過大量的鋰離子電池充放電試驗(yàn),在分解了現(xiàn)有鋰離子電池模型的基礎(chǔ)上,提出了一種改進(jìn)的二階RC等效電路模型,這種模型便于汽車級(jí)的嵌入式解決器進(jìn)行在線計(jì)算。驗(yàn)證了模型可以較好的模擬鋰離子電池的外在特性,良好的模型計(jì)算精度為后續(xù)進(jìn)行鋰離子電池狀態(tài)估算奠定了基礎(chǔ)。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無人設(shè)備
(2)對(duì)電池荷電狀態(tài)的含義進(jìn)行了具體闡述,綜合比較了目前較為常見的鋰離子電池荷電狀態(tài)估算理論,針對(duì)鎳鈷錳三元鋰離子電池搭建了試驗(yàn)平臺(tái),并具體闡述了主流的卡爾曼濾波SOC估算辦法,提出了基于改進(jìn)迭代中心差分卡爾曼濾波的SOC估算算法及將此算法與開路電壓法進(jìn)行加權(quán)融合的新算法,通過試驗(yàn)證明新的加權(quán)融合算法具有更高的估算精度。
(3)針對(duì)動(dòng)力鋰電池的安全使用,研究了電池最大充放電的功率估算問題,并提出了基于改進(jìn)雙極化等效電路模型的電池最大估算辦法,以便在實(shí)際使用中對(duì)電池的充放電功率進(jìn)行必要的控制,一方面可以最大限度的發(fā)揮電池的效能,另外也能起到對(duì)電池包的保護(hù)。
(4)針對(duì)動(dòng)力鋰離子電池包的均衡問題,由于雙層開關(guān)電容均衡法有著均衡速度快、控制簡單的優(yōu)勢(shì),但是常規(guī)的開關(guān)電容容易萌生開關(guān)損耗和電磁干擾,針對(duì)這一問題,進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證,仿真和試驗(yàn)結(jié)果均驗(yàn)證了本文所提出的均衡控制辦法的有效性,為動(dòng)力鋰離子電池包管理系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)供應(yīng)了有效的根據(jù)和保證。
(5)在研究了鋰離子動(dòng)力鋰電池包狀態(tài)估算和均衡理論的基礎(chǔ)上,動(dòng)力鋰電池包的故障診斷及保護(hù)策略,使用改進(jìn)的層次分解法對(duì)電池管理系統(tǒng)采集的電池包狀態(tài)信息進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià),評(píng)估電池包的系統(tǒng)可靠性風(fēng)險(xiǎn),為故障診斷系統(tǒng)的保護(hù)策略供應(yīng)了量化根據(jù)。
總之,無論是國內(nèi)還是國外,對(duì)電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)的研究仍處于一個(gè)初級(jí)階段,要怎么樣準(zhǔn)確的估算動(dòng)力鋰離子電池的SOC數(shù)值以及有效地進(jìn)行電池包的均衡控制是當(dāng)前bMS系統(tǒng)的兩個(gè)研究瓶頸。