威尼斯在线平台SOC算法中电压矫正的一些限制,

日期:2019-11-24编辑作者:威尼斯在线平台

原标题:SOC算法中电压矫正的一些限制

电动汽车动力电池需要高功率密度、高能量密度、寿命长、环保等要求,而锂电池具有上述优点,因此在电动汽车中得到广泛应用,今天就来说说锂电池和管理他们的系统。

今天正好谈到OCV-SOC曲线,还有SOC中采用矫正的算法,这里确实有着很多的。

|常用电池类型及其应用要求有哪些?

第一部分 OCV-SOC曲线如果要用来矫正,整个测试的之间静置规格需要与后面BMS的时钟进行匹配

车用锂电池有以下这些::

如晓宇之前所说的:

威尼斯在线平台 1

style="font-size: 16px;">SOC-OCV曲线是我们电池在SOC标定过程中非常重要的一条曲线,通常在电动汽车运行了一段时间后,在车辆静置再启动前,BMS会调用这个曲线,对SOC值进行一次矫正,并通过一定的算法和其他矫正系数得到一个SOC值的更新,因此这个曲线的准确性就显得尤为重要,可能直接关系到了SOC的精度

style="font-size: 16px;">在这种测试工况下未有足够的静置时间,由于低温下电池较严重的极化,显然电池还没有达到绝对的稳态,也就是说第一静置时间不够长,第二在每一个SOC range调整之间的电流还不够小。但实际工况中会有绝对长的静置时间吗,于是这其实也就引出了另一个问题,我们到底要什么样的SOC-OCV曲线,是结合实际工况的呢?

每5%SOC, style="font-size: 16px;">12个小时搁置时间 style="font-size: 16px;">,0.05C的电流被认为是一个很接近稳态的测试方法

等类型,电池放电温度在-20~55℃。充电温度在0~45℃。如果以Li4Ti5O12/LTO为负极材料,充电温度可以达到-30℃,通常锂电池的使用电压范围为1.5V~4.2V(其中C/NCA、C/NCM、C/LMO为2.5V~4.2V;LTO/C/LMO为1.5V~2.7V;C/LFP为2.0V~3.7V)。

在最近的一个里面,如果我们把稳态的用K值去估算,大概确实要20小时,K值才能不往上走,40小时完全进入稳态

通常温度为90~120℃,SEI膜开始进入放热分解。

威尼斯在线平台 2

威尼斯在线平台 3

第二部分 矫正的时机(应等待足够的静置时间,确认温度的情况)

图1 电池安全工作区域

SOC的算法主要的问题,是SOC的算法需要知道初始的SOC、需要知道电池的容量,在计算过程中由于测量误差(V、I和T采集参量的误差)会累积、从一个错误的值上面很难回归:

有些电解质甚至会在很低的温度下进行分解;当温度超过120℃,SEI膜无法保护碳负极与有机电解质副反应产生气体;当温度超过130℃,隔膜开始融化并切断电池反应。当温度温度更高,正极材料开始分解:

1)初始的SOC:由于整个电池包,单体、模组甚至整包都会有自放电和漏电流两项,导致长时间停放这种模式下,真实的SOC就会漂移。

当温度超过200℃,电解质开始分解产生可燃气体。

2)容量:电芯容量目前都是不测容量,是通过抽样来控制的,容量的一致性完全交给前面的原料和生产过程的一致性

分解的可燃气与氧气会发生剧烈的化学反应并导致热失控。充电温度小于0℃会导致金属锂在碳负极表面沉积,因此降低电池的循环寿命。在低温极端情况下,会导致电池负极刺穿从而引起短路情况的发生。如果电压过低或者电池过放,相变导致电池晶格崩溃从而影响电池的性能。甚至会引起负极集流片溶解在电解质中。极端的过放同样会导致电解质的减少并产生易燃气体并因此造成潜在的安全风险。高电压和过充会破坏正极构成并导致大量的热产生。同样会导致金属锂沉积在负极表面并加速容量衰减和导致电池内部短路并引发安全问题,电池电压在4.5V左右电解质开始分解。

3)错误的累积和突然误差:在工作一段时间以后,算法由于负荷的原因,基准可能引起挺大的偏差

|锂电池在电动汽车上的应用情况

威尼斯在线平台 4

目前有多种类型的动力电池用在电动汽车上,广泛应用的动力电池一般以LMO、LFP、NCM、NCA为正极材料,同时采用碳负极材料,同时LTO也被开发用于提高电池的续航里程和快充能力。

我们用的这个温度、时间的跨度需要和上面的进行匹配,否则静置时间不对的,电压会在变化。同时需要根据当时的最小和最大SOC,还有矫正的情况综合来调整这个数据。

威尼斯在线平台 5

第三部分 OCV-SOC曲线在容量变化后的漂移

表1 电动汽车的锂电池应用情况

某较苛刻条件下的快充工况标定数据,电池为某款能量型电池,可以看到在测试跨度约一年的周期内,分别截取BOL,约500大圈和约1000大圈的数据:

威尼斯在线平台 6

威尼斯在线平台 7

从上表我们可以明显看到变化趋势,

  • 同一个SOC点下,OCV值是有逐渐降低趋势的,
  • 从BOL到1000圈,各SOC标定点降低幅度约10-30mv,甚至有些点SOC点降低接近了40mv

造成有些电池的OCV 漂移的原因是什么, 其实这些漂移的同时,往往也伴随着电池本身容量的衰减,而容量的衰减其实也正反应了电池本身正极材料可能已经发生了部分失活,而这种情况在富锂锰基正极材料中可能表现的更为明显,因为这种材料在循环后期由于其自身较差的稳定性,可能从层状结构转为尖晶石状,最终导致了电压平台的变化。而其他较稳定结构的正极材料这种变化趋势可能就没有那么明显。

BMS功能及其关键技术

如果我们后面追求高容量的结构,大部分的材料变化在10%和20%的衰减之后,都会导致OCV曲线的漂移。与上面晓宇做的实验不一样,我们需要根据不同的衰减,是Fast charging或者DST耗尽模式的衰减进行对比,然后比较OCV的差异

|BMS功能

威尼斯在线平台 8

目前商用电池必须要有BMS。通过BMS能够控制和管理电池更加有效率,每一个电池工作在可运行的区间范围内,避免电池的过充过放和热失控问题发生。单个电芯的容量比较低,需要很多个电芯集成成模组、一个电池系统包含多个模组。通常一个电池系统中包含上百个,甚至上千个电芯。如何保持电芯工作在合适的区间内,BMS发挥着重要的作用。

威尼斯在线平台 9

BMS功能为监视电池状态,建立电池状态、保护电池、上报数据、均衡等。BMS在整车中主要任务有:

小结:想要打通在整个环节上面的数据测试、验证和算法建模和使用的问题,任重而道远,要保证整个生命周期的特性是好的,要付出挺多的努力的返回搜狐,查看更多

1、保护电芯和电池包不受到损害;

责任编辑:

2、使电池工作在合适的电压和温度范围内;

3、在保持电池在合适的条件运行后,满足整车的需求。

当然BMS同时需满足相关标准法规要求。BMS基本的硬件架构如图2。

威尼斯在线平台 10

图2 BMS基本硬件架构

4、电池参数检测:包括总压、总电流、单体电压检测、温度检测、绝缘检测、碰撞检测、阻抗检测、烟雾检测等等。

5、电池状态建立:包括SOC、SOH、SOF。

6、在线诊断:故障包括传感器故障、网络故障、电池故障、电池过充、过放。过流,绝缘故障等等。

7、电池安全保护和告警:包括温控系统控制和高压控制,当诊断出故障、BMS上报故障给整车控制器和充电机,同时切断高压来保护电池不受到损害、包括漏电保护等。

8、充电控制:BMS慢充和快充控制。

9、电池一致性控制:BMS采集单体电压信息、采用均衡方式使电池达到一致性、电池的均衡方式有耗散式和非耗散式。

10、热管理功能:电池包各点的采集温度,在充电和放电过中,BMS决定是否开启加热和冷却。

11、网络功能:包括在线标定和健康,在线程序下载。通常采用CAN网络。

12、信息存储:BMS需要存储关键数据如SOC、SOH、充放电安时数、故障码等。

|BMS关键技术

BMS的关键技术有电池单体电压的精确测量、电池状态的建立、电池的一致性均衡、电池的故障诊断技术等。

1、单体电压测量

单体电压测量的难点:

a、电池系统中有很多电池串联在一起,需要多通道对电池电压进行采集。每个电池的电压可能不同,这给硬件电路设计带来困难。

b、电芯电压的测量需要有很高的采集精度,特别是建立电池的SOC状态需要有很高的采集精度要求。

下面以C/LPF和C/NCM为例:图3反应了不同的开路电压与SOC的对应关系,从图中可以看出C/NCM的OCV取消斜率比较抖,最大每mv电压对应的soc变化率为0.4%,如果电池的测量精度在10mv,那么SOC根据OCV的对应关系建立的状态误差不会超过4%。对于C/NCM电池,电芯的测量精度在10mv以内,但是对于C/LFP的OCV曲线比较平坦,电压对应的soc变化率为都超过了4%,所以需要单体电压的采集精度要很高,然而大多数采集芯片的精度只能达到5%左右。目前单体电压采集主要采用集成芯片的方式进行采集,在表2中列出了一些集成芯片。

威尼斯在线平台 11

本文由威尼斯在线平台发布于威尼斯在线平台,转载请注明出处:威尼斯在线平台SOC算法中电压矫正的一些限制,

关键词:

考古发现,地球上最后的秘密花园

原标题:地球上最后的秘密花园,是蝴蝶专家用 Google 地球发现的 在你心中,考古学家是否总是风尘仆仆地奔赴无人...

详细>>

威尼斯在线平台:黄河仍在扩充着华东平原,为

原标题:黄河仍在扩张着华北平原,200年后渤海或将成为华北平原的一部分 问:为什么淮河没有出海口? 黄河每年有...

详细>>

美团点评等举行了一个比赛,AI人才快到碗里来

零样品学习比赛:受人类学习本事的启发,零样板学习希望依据帮衬知识学习从未见过的新定义。本此竞技是第几个...

详细>>

暗夜保护研究

原标题:人造光影响北极浮游动物 | 暗夜保护研究 Plastic waste that finds its way into the oceans often ends up floatingon the water’...

详细>>