SoC、DoD
SoC(State of Charge),就是电池的剩余电量比,等于电池的剩余电量/电池的总电量,SoC=0%表示电池完全没电了,SoC=100%时表示电池满电。
DoD(Depth of Discharge)表示的是放电深度,和SoC正好相反,DoD=100%时表示电池没电了,DoD=0%时表示电池满电。
一般在电池使用的时候用SoC术语,在说明电池的循环寿命的时候使用DoD术语。
不像燃油车的油箱剩余油量比较容易的测量出来。电池的剩余容量无法直接被测量出来,而需要通过电压,电流等间接的相关信息,并由BMS软件的相关算法来估算。
所以SoC的精度是一个困扰电池BMS行业人员的难题,以目前市场上现有的电动汽车来说,SoC估算误差常常达到10%以上,精确到10%以内就算是优秀水平了。
SoC的估算,常用的有化学法、电压查表法、电流积分法、混合计算法和卡尔曼滤波法。
因为SoC的不准确,会导致电动汽车剩余续航里程的计算误差,从而产生抛锚的现象。
作为消费者,我们希望BMS行业人员努力提高SoC估算精度,就能更放心地使用电动汽车了。
热管理
电池的表现和使用环境的温度关系很大。
在安全状况下,适宜的温度能最大化发挥电池的潜力;
而为了安全,需要避免电池工作在极端情况下,或者在极端情况下,尽可能的保证系统的安全,防止或者降低起火或爆炸带来的损失。
那么就需要一个热管理系统来对电池的温度进行管理和控制,电池的控制有两个目标,在电池很冷的时候帮它取暖,在电池很热的时候为其降温。
从场景上来说主要有充电和放电两个场景。
如果在寒冷地区,气温特别低的时候充电,没有附属设施,就会造车充不进电的情况。
这时需要给电池增加一个预热模块,电池的物理温度升高后,再进行充电。如果在热带地区,高温条件下充电,也要关注电池温度,启动散热系统。
在放电情况下,主要考虑的是电池的散热,目前电池散热有自然冷却,加装风冷设备和加装液冷设备三种解决方案。
从效果上来说,液冷最好,大家熟悉的特斯拉系列电动汽车就采用了液冷解决方案。
电量均衡
一般汽车的电池系统由大量电芯通过串联和并联组合起来。比如特斯拉系列就是由数千节18650圆柱形电池组合而来。
我们知道,每个电芯的电量一致性好的时候,整体电池系统的性能最优。
而电池出厂后,因为内阻、自放电倍率等因素的影响,使用一段时间后,会导致一个电池系统中的各个电芯的电量很可能不一致。
那么这个时候就需要把电量大的电芯和和电量小的电芯电量做一个均衡。
电量均衡有主动均衡和被动均衡两种类型,主动均衡是BMS控制下,电量大的电芯的电量转移给电量小的电芯。主动均衡复杂,成本高。
被动均衡是指把电量大的电芯富于部分放电,生成热量,散发掉。被动均衡较为简单,成本低。
目前市场上的电量均衡基本是被动均衡。
小结
BMS作为电动汽车关键组件电池的大脑,需要让电池吃好喝好(充电),还要干好活(放电),身体健康(均衡),不出篓子(安全防护)。
所以BMS对于电动汽车是非常关键的一个组成部分。