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(duì)單個(gè)電池的定義,對(duì)于電池模塊(或電池組,由于電池組由多個(gè)模塊組成,因此從模塊SOC計(jì)算電池組的SOC就像電池電池單體SOC估計(jì)模塊SOC一樣),情況有一點(diǎn)復(fù)雜。在SOC估計(jì)方法的之后一節(jié)討論。目前,對(duì)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(shí)積分法、開(kāi)路電壓法、基于電池模型估計(jì)的開(kāi)路電壓法、其他基于電池性能的SOC估計(jì)法等。融合算法包括簡(jiǎn)單的修正、加權(quán)、卡爾曼濾波(或擴(kuò)展卡爾曼濾波)以及滑模變結(jié)構(gòu)方法等。BMS電池管理系統(tǒng)功能:電池組總電流測(cè)量。私家車BMS電池管理系統(tǒng)主要功能
BMS在線故障診斷。包括故障檢測(cè)、故障類型判斷、故障定位、故障信息輸出等。故障檢測(cè)是指通過(guò)采集到的傳感器信號(hào),采用診斷算法診斷故障類型,并進(jìn)行早期預(yù)警。電池故障是指電池組、高壓電回路、熱管理等各個(gè)子系統(tǒng)的傳感器故障、執(zhí)行器故障(如接觸器、風(fēng)扇、泵、加熱器等),以及網(wǎng)絡(luò)故障、各種控制器軟硬件故障等。電池組本身故障是指過(guò)壓(過(guò)充)、欠壓(過(guò)放)、過(guò)電流、超高溫、內(nèi)短路故障、接頭松動(dòng)、電解液泄漏、絕緣降低等。安徽BMS電池管理測(cè)試系統(tǒng)簡(jiǎn)介動(dòng)力鋰離子電池的高能量密度特性使其成為新能源車輛的主要?jiǎng)恿υ础?/p>
鋰電池衰減機(jī)理。鋰離子電池為“搖椅式”電池,正負(fù)極的活性材料可以看作容納鋰離子的兩個(gè)水桶,鋰離子相當(dāng)于桶里的水。電池的性能衰減可以理解為“水”變少(即活性鋰離子損失),或“桶”變?。ㄕ龢O或負(fù)極活性物質(zhì)變少)。導(dǎo)致活性鋰離子損失的主要原因是:電極與電解液副反應(yīng)形成鈍化膜(如SEI膜);由于充放電電池膨脹收縮疲勞導(dǎo)致電極龜裂,導(dǎo)致電極與電解液副反應(yīng)形成新的SEI膜,消耗鋰離子;不當(dāng)充電導(dǎo)致的析鋰與電解液反應(yīng)消耗鋰離子。導(dǎo)致活性材料損失的主要原因包括:材料中的錳、鐵或鎳等離子溶解;活性材料顆粒脫落;活性材料晶格塌陷。目前SOH 估計(jì)方法主要分為耐久性經(jīng)驗(yàn)?zāi)P凸烙?jì)法和基于電池模型的參數(shù)辨識(shí)方法。
當(dāng)鋰電池工作溫度為90~120 ℃時(shí),SEI 膜將開(kāi)始放熱分解,而一些電解質(zhì)體系會(huì)在較低溫度下分解約69℃。當(dāng)溫度超過(guò)120℃,SEI 膜分解后無(wú)法保護(hù)負(fù)碳電極,使得負(fù)極與有機(jī)電解質(zhì)直接反應(yīng),產(chǎn)生可燃?xì)怏w將。當(dāng)溫度為130 ℃,隔膜將開(kāi)始熔化并關(guān)閉離子通道,使得電池的正負(fù)極暫時(shí)沒(méi)有電流流動(dòng)。當(dāng)溫度升高時(shí),正極材料開(kāi)始分解(LiCoO 2 開(kāi)始分解約在150 ℃,LiNi0.8Co0.15Al0.05O2在約160 ℃,LiNixCoyMnzO2 在約210℃,LiMn2O4 在約265 ℃,LiFePO4在約310℃)并產(chǎn)生氧氣。BMS在線故障診斷。包括故障檢測(cè)、故障類型判斷、故障定位、故障信息輸出等。
隨著消費(fèi)者對(duì)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(guó)主管部門、行業(yè)協(xié)會(huì)等有必要對(duì)鋰離子電池安全性能的檢測(cè)手段進(jìn)行研究,建立一套直觀、快速、有效的檢測(cè)方法,在現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)體系的范圍內(nèi),提高要求,進(jìn)一步細(xì)化標(biāo)準(zhǔn),明確判定依據(jù),彌補(bǔ)現(xiàn)有鋰離子電池檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和體系的不足,提高鋰離子電池安全性能檢測(cè)水平,保證鋰離子電池行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,維護(hù)消費(fèi)者在電池使用過(guò)程中的安全。迫切需要一種針對(duì)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(xiǎn)的檢測(cè)方法。集中式細(xì)分市場(chǎng)的復(fù)合年增長(zhǎng)率高達(dá)到26.0%。新能源動(dòng)力BMS電池管理監(jiān)控系統(tǒng)主要功能
關(guān)于鋰電池應(yīng)用較多、影響范圍較普遍的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)有4個(gè)。私家車BMS電池管理系統(tǒng)主要功能
開(kāi)路電壓(OCV)法:鋰離子電池的荷電狀態(tài)與鋰離子在活性材料中的嵌入量有關(guān),與靜態(tài)熱力學(xué)有關(guān),因此充分靜置后的開(kāi)路電壓可以認(rèn)為達(dá)到平衡電動(dòng)勢(shì),OCV 與荷電狀態(tài)具有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系,是估計(jì)荷電狀態(tài)的有效方法。但是有些種類電池的OCV 與充放電過(guò)程(歷史)有關(guān),如LiFePO4/C電池,充電OCV與放電OCV 具有滯回現(xiàn)象(與鎳氫電池類似),并且電壓曲線平坦,因而SOC估計(jì)精度受到傳感器精度的影響嚴(yán)重,這些都需要進(jìn)一步研究。開(kāi)路電壓法較大的優(yōu)點(diǎn)是荷電狀態(tài)估計(jì)精度高,但是它的明顯缺點(diǎn)是需要將電池長(zhǎng)時(shí)靜置以達(dá)到平衡,電池從工作狀態(tài)恢復(fù)到平衡狀態(tài)一般需要一定時(shí)間,與荷電狀態(tài)、溫度等狀態(tài)有關(guān),低溫下需要數(shù)小時(shí)以上,所以該方法單獨(dú)使用只適于電動(dòng)汽車駐車狀態(tài),不適合動(dòng)態(tài)估計(jì)。私家車BMS電池管理系統(tǒng)主要功能