钜大LARGE | 点击量：729次 | 2023年05月05日
动力锂离子电池荷电状态SOC是电池管理系统BMS关键技术
动力锂离子电池荷电状态SOC是电池管理系统bMS关键技术。准确的SOC估算是电池管理系统的关键技术之一。电池管理系统是电动汽车的核心部件之一，重要用途是对锂离子电池包进行安全监控及有效管理，以提高电池使用效率，延长电池使用寿命，降低运行成本，进一步提高电池包的可靠性。
动力锂离子电池荷电状态SOC是电池管理系统bMS关键技术
锂离子电池的荷电状态SOC描述了电池的剩余数量，是电池在使用过程中最紧要的参数之一。准确估计SOC可以戒备锂离子电池的过充电或者过放电，有效延长电池的使用寿命，并且在电动汽车的行驶中可以预知可续驶里程。
由于SOC荷电状态估算受温度、老化、充放电倍率、自放电等因素的影响，使得电池在实际使用中呈现为高度的非线性，导致SOC的精确估算十分困难。
一般而言电动汽车的锂离子电池管理系统要实现以下几个功能：①准确估测动力锂电池包的荷电状态，即电池剩余电量；②保证SOC维持在合理的范围内；③戒备由于过充电或过放电对电池的损伤，从而随时预报混合动力汽车储能电池还剩多少能量或者储能电池的荷电状态。
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
锂离子电池包的SOC笔直反映了电池包的剩余可用容量，是评估电池包当前性能的紧要指标，同时也是估计电动汽车当前可续行里程的紧要参数。
功率状态反映了电池包当前状态下所有能够输出的最大功率，这是由于在不同的放电深度，在保证电池包的寿命和安全性的前提下，电池所能够承受的充放电电流受到限制，虽然SOC的大小在一定程度上决定了电池包所能承受的最大充放电功率，但还不够全面，为了保证电动汽车的安全行驶，非得能够对电池包的功率状态进行评估并将结果传送到整车控制系统和充电控制系统以优化充放电过程。
锂离子电池的SOC荷电状态反映了锂离子电池包的安全性和容量衰减程度，重要描述参数有总容量的衰减，电池内阻的变化，系统的绝缘阻抗等，目前还没有统一的含义对其进行评估。
提高动力锂离子电池包使用性能的处理方法
(1)通过大量的锂离子电池充放电试验,在分解了现有锂离子电池模型的基础上,提出了一种改进的二阶RC等效电路模型,这种模型便于汽车级的嵌入式解决器进行在线计算。验证了模型可以较好的模拟锂离子电池的外在特性,良好的模型计算精度为后续进行锂离子电池状态估算奠定了基础。
(2)对电池荷电状态的含义进行了具体阐述,综合比较了目前较为常见的锂离子电池荷电状态估算理论,针对镍钴锰三元锂离子电池搭建了试验平台,并具体阐述了主流的卡尔曼滤波SOC估算办法,提出了基于改进迭代中心差分卡尔曼滤波的SOC估算算法及将此算法与开路电压法进行加权融合的新算法,通过试验证明新的加权融合算法具有更高的估算精度。
(3)针对动力锂电池的安全使用,研究了电池最大充放电的功率估算问题,并提出了基于改进双极化等效电路模型的电池最大估算办法,以便在实际使用中对电池的充放电功率进行必要的控制,一方面可以最大限度的发挥电池的效能,另外也能起到对电池包的保护。
(4)针对动力锂离子电池包的均衡问题,由于双层开关电容均衡法有着均衡速度快、控制简单的优势,但是常规的开关电容容易萌生开关损耗和电磁干扰,针对这一问题,进行了试验验证,仿真和试验结果均验证了本文所提出的均衡控制办法的有效性,为动力锂离子电池包管理系统的整体设计供应了有效的根据和保证。
(5)在研究了锂离子动力锂电池包状态估算和均衡理论的基础上，动力锂电池包的故障诊断及保护策略,使用改进的层次分解法对电池管理系统采集的电池包状态信息进行了综合评价,评估电池包的系统可靠性风险,为故障诊断系统的保护策略供应了量化根据。
总之，无论是国内还是国外，对电动汽车电池管理系统的研究仍处于一个初级阶段，要怎么样准确的估算动力锂离子电池的SOC数值以及有效地进行电池包的均衡控制是当前bMS系统的两个研究瓶颈。
