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动力锂电池管理系统的研究现状与发展趋势

放大字体 缩小字体 发布日期:2018-09-04 20:24:57   来源:新能源网  编辑:全球新能源网  浏览次数:383


  解决办法一是提高检测电路的输入阻抗;二是在检测回路中加入控制开关;三是在电池组合的过程中,可使靠近电池组负极的电池容量稍大于靠近正极的电池容量,这样有利于减少因电压检测电路所引起的电池组的不一致。

  在实际工程应用中,还有一种方法是对每个电池配置一个带A/D转换的单片机,或者电压检测芯片,这些单片机或者专用芯片由主控单片机统一控制,检测到的数据再通过一个光耦隔离传递给主控单片机。目前也有一些芯片厂商推出一些专用于锂离子电池组电压检测的芯片,如Linear公司推出的LTC6802,可以对4~12节的锂离子电池组进行电压检测,大大降低了电压检测的复杂度。

  1.1.2电流和温度的检测

  电池组的工作电流和温度也是电池组一个重要的参数,可以通过电流判断其是否出现过放和过流,还可以通过计算电流与时间的积分,估计电池的SOC等。而检测电池组的温度主要为了防止电池组温度过高,防止发生安全事故,检测温度一般是在电池组中加入多个温度传感器,检测电池组中各个点的温度。由于动力锂离子电池组的电流往往比较大,电流的检测一般采用霍尔电流传感器。

  1.2 SOC检测

  SOC(StateofCharge)的定义为电池组的荷电状态,也可以通俗理解为剩余电量。随着锂离子电池组在电动汽车中越来越多的应用,电池组的SOC检测对于电动汽车的运行极其重要,SOC决定了电动汽车的续航里程。由于电池组的特殊性,电池组的SOC受诸多因素影响,包括工作电流、温度、自放电以及电池组的循环次数等,所以检测比较困难。

  1.2.1 SOC检测的现状

  SOC的检测方法目前应用较多的有开路电压法、库仑计量法、内阻法、卡尔曼滤波法等等。开路电压法是目前最简单的方法,根据电池的特性得知,开路电压和电池的容量存在一定的函数关系,当得知电池的开路电压,就可以初步估算电池的SOC。这种方法在充电初期和末期效果比较好,缺点在于精度不高,而且只适用于静态检测,不适合在线检测。

  内阻法和开路电压法一样,也是利用电池内阻和电池的电量存在的一定的函数关系来判定电池的SOC,一般用于铅酸电池和氢镍电池。锂离子电池组内阻的在线测量包括了接触电阻以及单体电池的轮换选择,因此内阻测量误差较大,而由于锂离子的整个循环过程中内阻变化不大,所以靠内阻来判断锂离子电池组的SOC准确性也比较差。

  库仑计量法是通过计算电池组电流与时间的积分,计算锂离子电池组充入和放出的电量,再与电池的额定电量比较即可得知电池组的SOC。此方法简单、稳定、精度也相对比较好。但这种方法是建立在对电流精确测量的基础上的,电流测量的误差直接影响SOC的计算,而且会出现累计误差[18]。另外,受锂离子电池在低温下和大电流下的放电效率下降及自放电等影响,进一步降低了SOC的检测精度。所以库仑计量法的关键在于后期的校正。

  1.2.2 SOC检测的发展趋势

  在目前的应用中,对SOC精度要求比较低的管理系统一般可以采用简单的开路电压法,而对SOC精度要求比较高的系统,比较好的选择是库仑计量法。库仑计量法的关键是后期的校正,目前常用的方法是采用电压校正,与开路电压法相结合,检测精度有所提高。目前研究的神经网络或者卡尔曼滤波法等,考虑一些电池组循环变化、电池老化、温度等影响,SOC的检测精度会进一步提高。但是神经网络和卡尔曼滤波法的算法复杂,目前还未得到具体的应用。

  目前实现电池SOC的芯片很多,比如TI的BQ27Zxxx系列、BQ2060,MAXIM的DS2786、DS2781/2788等。除了TI的BQ27Zxxx是采用阻抗跟踪法之外,其他都是采用的库仑计量法。不过这些芯片一般都是用于笔记本电脑等精密便携式产品当中,在动力锂离子电池组的SOC检测方面还未出现类似的专用芯片。

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关键词: 电池组 电池

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