北京BMS電池管理監(jiān)控系統(tǒng)組成

來源: 發(fā)布時間:2021-11-18

隨著消費者對鋰離子電池電性能及安全性要求的日益提升,各電池制造商以及各國主管部門、行業(yè)協(xié)會等有必要對鋰離子電池安全性能的檢測手段進行研究,建立一套直觀、快速、有效的檢測方法,在現(xiàn)有標(biāo)準體系的范圍內(nèi),提高要求,進一步細化標(biāo)準,明確判定依據(jù),彌補現(xiàn)有鋰離子電池檢測標(biāo)準和體系的不足,提高鋰離子電池安全性能檢測水平,保證鋰離子電池行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,維護消費者在電池使用過程中的安全。迫切需要一種針對鋰離子電池?zé)嵝?yīng)及電池溫度變化,可定量分析并判定安全風(fēng)險的檢測方法。BMS主要作用是防止電池出現(xiàn)過度充電和過度放電。北京BMS電池管理監(jiān)控系統(tǒng)組成

由于電池系統(tǒng)為非線性系統(tǒng),因此采用擴展的卡爾曼濾波方法,通常采用安時積分與電池模型組成系統(tǒng)進行計算。Plett等研究了安時積分與組合模型、Rint模型(簡單模型)、零狀態(tài)滯回Rint模型、一狀態(tài)滯回Rint模型、加強自修正模型的卡爾曼濾波融合算法。Wang等研究了安時積分與二階RC模型的卡爾曼濾波融合算法。夏超英等研究了安時積分與一階RC模型的卡爾曼濾波算法,指出EKF作為一個狀態(tài)觀測器,其意義在于用安時積分法計算SOC的同時,估計出電容上的電壓,從而得到電池端電壓的估計值作為校正SOC 的依據(jù),同時考慮噪聲及誤差的大小,確定每一步的濾波增益,得到開路電壓法在計算SOC 時應(yīng)占的權(quán)重,從而得到SOC 的較優(yōu)估計。BMS電池管理控制系統(tǒng)怎么樣基于拓撲結(jié)構(gòu),電池管理系統(tǒng)按類型可分為集中式、分布式、模塊化三類。

目前,電池電壓的大部分采集精度只達到5 mV。目前,電池的電壓和溫度采樣已形成芯片產(chǎn)業(yè)化,表1比較了大多數(shù)BMS所用芯片的性能。包括電池狀態(tài)包括SOH(健康狀態(tài)估計)、SOS(安全狀態(tài)估計)、SOF(功能狀態(tài)估計)及SOE(可用能量狀態(tài)估計)。這些功能是期望BMS具備的,但實際應(yīng)用中,出于客戶要求、車型要求以及成本等等的考慮,實際設(shè)計到系統(tǒng)中的可能只是其中的幾個。電池狀態(tài)包括電池溫度、SOC(荷電狀態(tài)估計)、SOH(健康狀態(tài)估計)、SOS(安全狀態(tài)估計)、SOF(功能狀態(tài)估計)及SOE(可用能量狀態(tài)估計)。

在理論研究方面,目前,人們傾向于利用理論模擬的方法體現(xiàn)鋰離子電池的熱安全性能,并設(shè)計了很多模型,通過分析熱性能來計算,得到鋰離子電池在不同工作環(huán)境下的溫度曲線。這些理論模型的原理是通過測量鋰離子電池的表面溫度來評價內(nèi)部溫度,再與利用熱電偶等方式測出的溫度進行比對,一方面說明理論模型的預(yù)判性和正確性;另一方面對安全性進行評價。理論模型的建立可以使學(xué)者對于鋰離子電池的熱效應(yīng)有較整體的認識,但對于安全性能的檢測和評價卻不直觀。 鋰電池電池的外特性表現(xiàn)與其自身的狀態(tài)( SOC/SOH/溫度)及環(huán)境溫度有很大的關(guān)系。

安全性能已經(jīng)成為鋰離子電池的一個重要指標(biāo),成為除成本因素外另一個制約鋰離子電池應(yīng)用的關(guān)鍵指標(biāo)。由于鋰離子電池的特性,在開始的使用階段并不會顯示出電化學(xué)行為的異常。這些潛在的缺陷給判斷鋰離子電池是否合格帶來困難。本文作者歸納和總結(jié)了國內(nèi)外常用的鋰離子電池安全性能檢測標(biāo)準,通過分析發(fā)現(xiàn),目前國內(nèi)外對鋰離子電池安全性的潛在風(fēng)險缺乏檢測方法和評判依據(jù),未形成快速、有效的鋰離子電池安全性檢測方法或篩選方法。隨著電池行業(yè)的日益擴張,電池的測試也越來越被重視。北京BMS電池管理監(jiān)控系統(tǒng)組成

仿真電池能夠非常有效地減少測試時間,提供重復(fù)性的測試結(jié)果并且創(chuàng)造一個安全的測試環(huán)境。北京BMS電池管理監(jiān)控系統(tǒng)組成

SOC(State of Charge),可用電量占據(jù)電池較大可用容量的比例,通常以百分比表示,100%表示完全充電,0%表示完全放電。這是針對單個電池的定義,對于電池模塊(或電池組,由于電池組由多個模塊組成,因此從模塊SOC計算電池組的SOC就像電池電池單體SOC估計模塊SOC一樣),情況有一點復(fù)雜。在SOC估計方法的之后一節(jié)討論。目前,對SOC 的研究已經(jīng)基本成熟,SOC 算法主要分為兩大類,一類為單一SOC 算法,另一類為多種單一SOC 算法的融合算法。單一SOC 算法包括安時積分法、開路電壓法、基于電池模型估計的開路電壓法、其他基于電池性能的SOC估計法等。融合算法包括簡單的修正、加權(quán)、卡爾曼濾波(或擴展卡爾曼濾波)以及滑模變結(jié)構(gòu)方法等。北京BMS電池管理監(jiān)控系統(tǒng)組成

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