什么是電池荷電狀態(tài)(SOC)?電池荷電狀態(tài)(SOC)是電池管理的一個重要指標(biāo),尤其是對鋰離子電池而言。它指的是電池相對于其容量的電量水平,通常用百分比表示。SOC用于確定電池的剩余電量,而剩余電量對于預(yù)測電池的性能和使用壽命至關(guān)重要。測量電池的充電狀態(tài)并不是一項簡單的任務(wù),有很多種方法,比如電壓/電流積分、阻抗測量和庫侖計數(shù)等。確定電動汽車電池SOC的技術(shù)各不相同,主要有開路電壓法,庫侖計數(shù)法,基于模型的方法幾種。 BMS的功能模塊 BMS是連接車載動力電池和電動汽車的重要紐帶。便攜式電源BMS工廠
測量電池容量的理想方法是庫侖計數(shù)法,即通過測量一段時間內(nèi)流入和流出的電流,進而得到流入或者流出電量。SOC=總?cè)萘?(放電電流-充電電流)*時間根據(jù)電池測量系統(tǒng)的不同,有多種測量放電或充電電流的方法。電流分流器:分流器是一個低歐姆電阻器,用于測量電流。整個電流流經(jīng)分流器并產(chǎn)生電壓降,然后進行測量。這種方法會在電阻器上產(chǎn)生輕微的功率損耗?;魻栃?yīng)傳感器:這種傳感器通過磁場變化測量電流。它消除了電流分流器典型的功率損耗問題,但成本較高,且無法承受大電流。巨磁電阻(GMR)傳感器:這種傳感器用作磁場檢測器,比霍爾效應(yīng)傳感器更靈敏(也更昂貴)。它們的精確度很高。庫侖測量涉及的計算相當(dāng)復(fù)雜,主要由微控制器完成。庫侖計數(shù)法是一種安培小時積分法,可有效量化一段時間內(nèi)的電量,提供動態(tài)、連續(xù)的狀態(tài)更新。開路電壓(OCV)通過計算電壓與電量之間的直接關(guān)系,快速評估剩余電量。不過,庫侖計數(shù)法會因傳感器漂移或電池性能變化而隨時間累積誤差,而開路電壓則也可能受到溫度波動和電池老化的影響。 電動三輪車BMS管理鋰電池BMS保護板的過充保護:場效應(yīng)管Q1、Q2可等效為兩只開關(guān),當(dāng)Q1或Q2的G極電壓大于1V時,開關(guān)管導(dǎo)通。
開路電壓法估算電池SOC;鉛酸蓄電池的SOC與其開路電壓(OCV)之間存在近似線性關(guān)系,基于電池OCV的方法是,當(dāng)電池與負(fù)載斷開時間超過兩小時時,電池的OCV與SOC成正比。然而,如此長的斷開時間對于電池來說可能太長而無法實現(xiàn)。與鉛酸電池不同,鋰離子電池的OCV與SOC之間不存在線性關(guān)系。鋰離子電池SOC與OCV之間的典型關(guān)系如圖所示。OCV與SOC的關(guān)系是通過對鋰離子電池施加脈沖負(fù)載,然后讓電池達(dá)到平衡而確定的。所有電池的OCV與SOC之間的關(guān)系不可能完全相同。由于不同電池的傳統(tǒng)OCV-SOC有所不同,因此需要測量OCV-SOC的關(guān)系,以準(zhǔn)確估算SOC。
鋰電池(可充型)之所以需要保護,是由它本身特性決定的。由于鋰電池本身的材料決定了它不能被過充、過放、過流、短路及超高溫充放電,因此鋰電池鋰電組件總會跟著一塊精致的保護板和一片電流保險器出現(xiàn)。鋰電池的保護功能通常由保護電路板和PTC等電流器件協(xié)同完成,保護板是由電子電路組成,在-40℃至+85℃的環(huán)境下時刻準(zhǔn)確的監(jiān)視電芯的電壓和充放回路的電流,及時控制電流回路的通斷;PTC在高溫環(huán)境下防止電池發(fā)生惡劣的損壞。保護板通常包括控制IC、MOS開關(guān)及輔助器件NTC、ID、存儲器等。其中控制IC,在一切正常的情況下控制MOS開關(guān)導(dǎo)通,使電芯與外電路溝通,而當(dāng)電芯電壓或回路電流超過規(guī)定值時,它立刻控制MOS開關(guān)關(guān)斷,保護電芯的安全。NTC是Negativetemperaturecoefficient的縮寫,意即負(fù)溫度系數(shù),在環(huán)境溫度升高時,其阻值降低,使用電設(shè)備或充電設(shè)備及時反應(yīng)、控制內(nèi)部中斷而停止充放電。ID是Identification的縮寫,即身份識別的意思它分為兩種:一是存儲器,常為單線接口存儲器,存儲電池種類、生產(chǎn)日期等信息;二是識別電阻。兩者可起到產(chǎn)品的可追溯和應(yīng)用的限制。 軟件保護板BMS則采用嵌入式軟件實現(xiàn)電池管理系統(tǒng)的一種方式。
隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,用戶對于實時數(shù)據(jù)監(jiān)控和便捷管理的需求越來越強烈。通過移動端小程序,用戶可以輕松實現(xiàn)“手持一站式”儲能電運維管理。這種實時的數(shù)據(jù)訪問和操作能力,極大地提升了運維效率,降低了運維成本。此外,這也體現(xiàn)了數(shù)字化和智能化的趨勢,使得用戶能夠隨時隨地獲取電站信息,從而做出及時有效的經(jīng)營決策。總體來看,這三大變革共同指向一個方向:儲能BMS正在從單純的電池管理系統(tǒng)向更加綜合、智能的數(shù)據(jù)服務(wù)和能源管理平臺轉(zhuǎn)變。這樣的發(fā)展趨勢不僅提高了儲能系統(tǒng)的整體效能,也為用戶帶來了更加便捷的使用體驗,預(yù)示著儲能行業(yè)的未來將更加側(cè)重于數(shù)據(jù)驅(qū)動和智能管理。 BMS+EMS一體化集控單元的出現(xiàn),揭示了儲能管理系統(tǒng)從單純的關(guān)注電池管理擴展到了整個能源系統(tǒng)的管理。便攜式電源BMS工廠
BMS系統(tǒng)具有模擬信號檢測上報,故障告警、上傳存儲,電池保護,參數(shù)設(shè)置;被動均衡,SOC標(biāo)定、信息交互等。便攜式電源BMS工廠
影響單體鋰離子電池SOH的副反應(yīng)。對于理想的鋰離子電池,在充放電過程中只考慮鋰離子在正負(fù)極之間的嵌入和脫出,可以認(rèn)為不存在鋰離子的不可逆消耗,容量沒有衰減。但實際上,鋰離子電池在循環(huán)使用過程中,每時每刻都有副反應(yīng)存在,伴隨著活性物質(zhì)不可逆消耗等,并逐漸累積,影響電池的SOH。通常造成活性物質(zhì)不可逆消耗的主要因素有:正極材料的溶解;正極材料的相變化;電解液的分解;過充電;界面膜的形成;集流體的腐燭。影響動力電池組SOH的因素當(dāng)單體動力電池壽命一定時,動力電池的連接方式、電池組內(nèi)單體電池的數(shù)量及其不一致程度都是影響動力電池組壽命的因素。電池組在實際使用過程中,優(yōu)先采用先并后串的成組方式,不僅可以提高電池組的性能可靠性,還能保證電池組的使用壽命。 便攜式電源BMS工廠