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6upBMS算法设计之电池SOC介绍(一)



  大家好!今天给大家带来的是【BMS 算法设计】系列文章的第一篇。本期主要介绍的是电池SOC的基本常识,后续会给大家介绍各种SOC的估算方法及其优劣势的对比,让我们一起来学习吧!

  电池的SOC通常被定义为当前的容量Q(t)和其标称容量的Qn比率,这也是表明电池中可以存储的最大的电量。公式如下:

  精确的SOC 估算能够反映一些重要的信息,比如电池的性能、电池的剩余寿命等,这些信息最终都会导致对电池的功率和能量的有效管理和利用。此外,SOC估算可以用来调节由于电池的过放和过冲而导致电池的寿命降低、爆炸或者起火,加速老化和电池电芯结构的永久性破坏。因此,准确的SOC指示对于用户的便捷性和确保电池的效率、安全性和寿命非常重要。一个精确的SOC估算是我们对于消除热失控导致的失效和调节电芯均衡的基本考虑点。

  大多数的SOC估算技术需要非常精确的测量数据,6up无论是电池的化学成分(电解液的类型)、它的运行的条件,还是是电芯的变量(电压、电流)等,因此仅仅适用于在实验室而不是真实的应用中。此外,给定的SOC估算方法比其他的方法更适合或者适用于特定的应用。因此,电池的SOC不是一个可以直接测量出来的状态,而是通过一些可用的参数(电压、当前电流或者表面温度等)估算出来的。

  作为当前最先进的、最灵活的电池技术,锂离子电池(Lithium ion battery)展示出了其高容量、高能量密度、低自放电率、长寿命和更多次的充放电循环、更低的运行和维护的需求等与其他标准类型的电池(铅酸、镉镍等)相比更多的优势。然而,过放和过充都会导致锂离子电池电芯的永久性的损坏,严重的可能会起火,甚至爆炸。所以,准确的对电池SOC进行估算可以防止电池被频繁的充放电,从而节省电池的使用寿命。

  在各种电力系统的应用中,比如储能系统(Battery Energy Storage Systems- BESS)和电动车(Electric Vehicles- EV),估算和控制SOC都是十分重要的。当谈到可再生能源在配电网中的高渗透时,BESS也就成了解决可再生能源间歇性问题的一个潜在的解决方案。但BESS系统的运行容易受到不平衡的负载动态、电动汽车充电应用和单相分布式发电等动态干扰的影响。因此,如若开发一个包含这些动态方面和涉及诸如建模、仿真、控制方案开发和标准测试程序等方面的BESS,需要一个足够的电池模型来模拟真实的电池特性。

  为了精确的估算SOC,电池模型必须能够准确地表示出静态和动态两方面的反应。随着电池模型的精度增加,相应的计算计算成本和时间也会增加。因此,关于模型精度和计算效率的折中选择,6up!二阶RC 模型的优势就显现出来了。本篇中提到的其他模型都有很高的计算效率但是精度会差很多。在二阶RC 模型中,一个电压源代表电池的OCV(Open Circuit Voltage- 开路电压)。因此,想要获得一个精确的电池模型,采用一个合适的SOC 估算方法就十分必要了。我们要综合考虑SOC 估算方法的精度和复杂性。

  SOC 的估算算法通常在BMS(Battery Management System- 电池管理系统)中运行,并根据单体电芯的电压、温度、SOC 和SOH 的状态来调节电池组中的能量。BMS 的主要功能是为电池系统维持一个安全的运行环境,并且保护电池系统免于损坏。尽管电池SOC 估算是BMS 的一个关键功能,但是由于电池里面非线性复杂的电化学过程,它的精度和在线估算仍然是一个挑战。

  以上就是本期对电池SOC 基本常识的介绍,下期开始,将陆续为大家带来传统和改进的SOC 估算方法的介绍。我们下期再见啦!

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  车将掀起一场连接革命 /

  深耕于高压集成电路高能效功率变换领域的知名公司Power Integrations 近日宣布InnoSwitch™3-AQ已经开始量产,这是一款已通过AEC-Q100认证的反激式开关IC,并且集成了750 VMOSFET和次级侧检测功能。新获得认证的器件系列适用于电动汽车应用,如牵引逆变器、OBC(车载充电机)、EMS(能源管理DC/DC母线变换器)和BMS(电池管理系统)。InnoSwitch3-AQ采用Power Integrations的高速FluxLink™耦合技术,可在无需专用隔离变压器检测绕组和光耦的情况下,实现±3%的高精度输入电压和负载综合调整率

  防爆阀。在防爆阀的内侧增加了一层薄薄的钢片,避免高温烟气直接冲击。高温烟气通过排气道,到达排气阀通过防护钢片的阻挡,一定程度上能控制实际排出的气体温度。图 2 多个防爆阀3)电芯热失控的特殊散热利用 BMS 电池管理系统实时监控,当监测到热失控有可能将会发生时,将电池的水泵将开启全速运转。配合导热材料,能够迅速将热失控电芯附近局部过多的热量转移到电池包其他位置,能够有效带走一部分热量。02如何处理 NCM811实际上,对于 523 和对付 811,处理方法是相似的,但是这个难度就很大,之前小渔锂电对比 150Ah 和 234Ah 在针刺条件下的反应

  防爆阀。在防爆阀的内侧增加了一层薄薄的钢片,避免高温烟气直接冲击。高温烟气通过排气道,到达排气阀通过防护钢片的阻挡,一定程度上能控制实际排出的气体温度。图 2 多个防爆阀3)电芯热失控的特殊散热利用 BMS 电池管理系统实时监控,当监测到热失控有可能将会发生时,将电池的水泵将开启全速运转。配合导热材料,能够迅速将热失控电芯附近局部过多的热量转移到电池包其他位置,能够有效带走一部分热量。02 如何处理 NCM811实际上,对于 523 和对付 811,处理方法是相似的,但是这个难度就很大,之前小渔锂电对比 150Ah 和 234Ah 在针刺条件下的反应

  把 MODEL 3 采集板的电路简要分析完,后面就开始分析它的主控板了。采集板上最吸引人分析的就是它的AFE,我们直接从它开始。上图可见,这个板上一共有 4 个 AFE,其中两个是相同型号,放大后如下图:其中一个为 64PIN 的贴片封装,从丝印上看不是一个我们熟悉型号的 AFE,而且有独特的 LOGO,从已知资料来看,它被称作 batman。同时,单板上也有相同的丝印,看起来有点像蝙蝠侠哦。这里插一句话,有人讲 batman 其实是 ADI 的 LTC6813,其实不是的,下图为 LTC6813 的引脚定义,其中 47、48、49 脚分别为 GPIOVREGD

  的采样芯片 /

  最近拿到了 MODEL 3 的采样板实物,之前一直是在网上查看一些资料,感觉不到位,所以也一直想看下实物。今天主要简单介绍下采样板的基本信息。MODEL 3 上面的 BMS 架构如下图所示:一共有 4 个采样板,被特斯拉自己称作BMB(batterymodule board)。MODEL 3 的模组配置如下图(图片来源于网络),这样每个采样板实际采集电芯的串数为 23S 和 25S。4 个采样板被安装在模组的一端(车尾端),一共正好 4 个大模组,可以清晰看到电压采样线是通过单板与 FPC 之间焊接的铝丝来实现采样的。下面

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