發布時間:2019-09-20 18:37:13編輯:來源:本站
鋰電池系統龐大,需要電池管理系統的監督和優化,以維護其安全性、耐久性和動力性。
電池狀態估計
電池狀態包括電池溫度、SOC(荷電狀態估計)、SOH(健康狀態估計)、SOS(安全狀態估計)、SOF(功能狀態估計) 及SOE(可用能量狀態估計)。各種狀態估計之間的關系如圖4所示。電池溫度估計是其他狀態估計的基礎,SOC 估計受到SOH 的影響,SOF 是由SOC、SOH、SOS 以及電池溫度共同確定的,SOE 則與SOC、SOH、電池溫度、未來工況有關。
電池溫度估計
溫度對電池性能影響較大,目前一般只能測得電池表面溫度,而電池內部溫度需要使用熱模型進行估計。常用的電池熱模型包括零維模型(集總參數模型)、一維乃至三維模型。零維模型可以大致計算電池充放電過程中的溫度變化,估計精度有限,但模型計算量小,因此可用于實時的溫度估計。一維、二維及三維模型需要使用數值方法對傳熱微分方程進行求解,對電池進行網格劃分,計算電池的溫度場分布,同時還需考慮電池結構對傳熱的影響(結構包括內核、外殼、電解液層等)。一維模型中只考慮電池在一個方向的溫度分布,在其他方向視為均勻。二維模型考慮電池在兩個方向的溫度分布,對圓柱形電池來說,軸向及徑向的溫度分布即可反映電池內部的溫度場。二維模型一般用于薄片電池的溫度分析。三維模型可以完全反映方形電池內部的溫度場,仿真精度較高,因而研究較多。但三維模型的計算量大,無法應用于實時溫度估計,只能用于在實驗室中進行溫度場仿真。
一般地,鋰離子電池適宜的工作溫度為15~35℃,而電動汽車的實際工作溫度為-30~50℃,因此必須對電池進行熱管理,低溫時需要加熱,高溫時需要冷卻。熱管理包括設計與控制兩方面,其中,熱管理設計不屬于本文內容。溫度控制是通過測溫元件測得電池組不同位置的溫度,綜合溫度分布情況,熱管理系統控制電路進行散熱,熱管理的執行部件一般有風扇、水/油泵、制冷機等。比如,可以根據溫度范圍進行分檔控制。Volt插電式混合動力電池熱管理分為3種模式:主動(制冷散熱)、被動(風扇散熱)和不冷卻模式,當動力電池溫度超過某預先設定的被動冷卻目標溫度后,被動散熱模式啟動;而當溫度繼續升高至主動冷卻目標溫度以上時,主動散熱模式啟動。
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