動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)是電動汽車的核心部件之一，重要用途是對鋰離子電池包進行安全監(jiān)控及有效管理，以提高電池使用效率，延長電池使用壽命，降低運行成本，進一步提高電池包的可靠性。

動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。準確估計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。

一般而言電動汽車的鋰離子電池管理系統(tǒng)要實現(xiàn)以下幾個功能：①準確估測動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電池的損傷，從而隨時預(yù)報混合動力汽車儲能電池還剩多少能量或者儲能電池的荷電狀態(tài)。

鋰離子電池包的SOC筆直反映了電池包的剩余可用容量，是評估電池包當前性能的緊要指標，同時也是估計電動汽車當前可續(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，為了保證電動汽車的安全行駛，非得能夠?qū)﹄姵匕墓β薁顟B(tài)進行評估并將結(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)一的含義對其進行評估。

提高動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,在分解了現(xiàn)有鋰離子電池模型的基礎(chǔ)上,提出了一種改進的二階RC等效電路模型,這種模型便于汽車級的嵌入式解決器進行在線計算。驗證了模型可以較好的模擬鋰離子電池的外在特性,良好的模型計算精度為后續(xù)進行鋰離子電池狀態(tài)估算奠定了基礎(chǔ)。

(2)對電池荷電狀態(tài)的含義進行了具體闡述,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,針對鎳鈷錳三元鋰離子電池搭建了試驗平臺,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行加權(quán)融合的新算法,通過試驗證明新的加權(quán)融合算法具有更高的估算精度。

(3)針對動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,并提出了基于改進雙極化等效電路模型的電池最大估算辦法,以便在實際使用中對電池的充放電功率進行必要的控制,一方面可以最大限度的發(fā)揮電池的效能,另外也能起到對電池包的保護。

(4)針對動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,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,針對這一問題,進行了試驗驗證,仿真和試驗結(jié)果均驗證了本文所提出的均衡控制辦法的有效性,為動力鋰離子電池包管理系統(tǒng)的整體設(shè)計供應(yīng)了有效的根據(jù)和保證。

(5)在研究了鋰離子動力鋰電池包狀態(tài)估算和均衡理論的基礎(chǔ)上，動力鋰電池包的故障診斷及保護策略,使用改進的層次分解法對電池管理系統(tǒng)采集的電池包狀態(tài)信息進行了綜合評價,評估電池包的系統(tǒng)可靠性風(fēng)險,為故障診斷系統(tǒng)的保護策略供應(yīng)了量化根據(jù)。

總之，無論是國內(nèi)還是國外，對電動汽車電池管理系統(tǒng)的研究仍處于一個初級階段，要怎么樣準確的估算動力鋰離子電池的SOC數(shù)值以及有效地進行電池包的均衡控制是當前bMS系統(tǒng)的兩個研究瓶頸。