(3)电池内阻法
电池内阻有交流内阻(常称交流阻抗)和直流内阻之分,它们都与SOC有密切关系。准确测量电池单体内阻比较困难,这是直流内阻法的缺点。在某些电池管理系统中,内阻法与Ah计量法组合使用来提高SOC估算的精度。
(4)模糊逻辑推理和神经网络法
模糊逻辑接近人的形象思维方式,擅长内形象思维方式,擅长定性分析和推理,具有较强的自然语言具有较强的自然语言处理能力;
神经网络采用分布式存储信息,具络采用分布式存储信息,具有很好的自组织、自学习能力。
共同的特点:均采用并行处理结构,均采用并行处理结构,可从系统的
输入、输出样本中获得系统输入输出关系。
神经网络法适用于各种电池,其缺点是需要大的参考数据进行训练,估计数据进行训练,估计误差受训练数据和训练方法的影响很大。
(5)卡尔曼滤波法
核心思想∶对动力系统的状态做出最小方差意义上的最优估算。
适用于各种电池,不仅给出了SOC的估计值,还给出了SOC的估计误差。
缺点∶要求电池SOC估计精度越高,电池模型越复杂,涉及大量矩阵运算,工程上难以实现*该方法对于温度、自放电率以及放电倍率对容量的影响考虑的不够全面。
三、动力电池的均衡管理
宝马公司 ActiveE 混合动力汽车即采用了由Preh GmbH 公司提供的带有能量耗散式均衡系统的 BMS。
均衡系统的目的是什么?
为了平衡电池组中单体电池的容量和能量差异,提高电池组的能量利用率。
均衡系统如何分类?
■能量耗散型均衡和能量非耗散型。
·能量耗散型均衡
■主要通过令电池组中能量较高的电池利用其旁路电阻进行放电的方式损耗部分能量,以期达到电池组能量状态的一致。如混合动力汽车。
能量非耗散型均衡
能量非耗散式均衡电路拓扑结构目前已出现很多种,本质上均是利用储能元件和均衡旁路构建能量传递通道,将其从能量较高电池直接或间接转移至能量较低的电池
A、能量耗散型均衡管理
*通过单体电池的并联电阻进行充电分流从而实现均衡
*电路结构简单,均衡过程一般在充电过程中完成由于均衡电阻在分流的过程中,不仅消耗了能量而且还会由于电阻的发热引起电路的热管理问题
只适合在静态均衡中使用,其高温升等特点降低了系统的可靠性,不适用于动态均衡
*仅适合于小型电池组或者容量较小的电池组。
*恒定分流电阻均衡充电电路
■ 每个电池单体上都始终并联一个分流电阻。
■ 可靠性高,分流电阻的值大,通过固定分流来减小由于自放电导致的单体电池差异
无论电池充电还是放电过程,分流电阻始终消耗功率,能量损失大
一般在能够及时补充能量的场合适用
开关控制分流电阻均衡充电电路
■工作在充电期间,可以对充电时单体电池电压偏高者进行分流,分流电阻通过开关控制
当单体电池电压达到截止电压时,阻止其过充并将多余的能量转化成热能,由于均衡时间的限制,导致分流时产生的大量热量需要及时通过热管理系统耗散,尤其在容量比较大的电池组中更加明显
B、能量非耗散型均衡管理
(1)能量转换式均衡
通过开关信号,将电池组整体能量对单体电池进行能量补充,或者将单体电池能量向整体电池组进行能量转换。
(2)能量转移式均衡
利用电感或电容等储能元件,把电池组中容量高的单体电池,通过储能元件转移到容量比较低的电池上
四、动力电池的热管理
电动汽车自燃事件频出,究其原因主要与电池管理系统的热管理有关。
由于过高或过低的温度都将直接影响动力电池的使用寿命和性能,并有可能导致电池系统的安全问题,并且电池箱内温度场的长久不均匀分布将造成各电池模块、单体间性能的不均衡,因此电池热管理系统对于电动车辆动力电池系统而言是必需的。可靠、高效的热管理系统对于电动车辆的可靠安全应用意义重大。
动力电池热管理系统的功能
①电池温度的准确测量和监控;
②电池组温度过高时的有效散热和通风
3.低温条件下的快速加热;
④有害气体产生时的有效通风;
⑤保证电池组温度场的均匀分布。
电池内传热的基本方式
◆热传导
指物质与物体直接接触而产生的热传递。电池内部的电极、电解液、集流体等都是热传导介质。
*对流换热
电池表面的热量通过环境介质(一般为流体)的流动交换热量,和温差成正比
*辐射换热
主要发生在电池表面,与电池表面材料的性质相关
电池组热管理系统设计实现
按照传热介质分空冷、液冷和相变材料冷却空冷系统又分串行通风方式和并行通风方式两种
按照是否有内部加热或制冷装置可分为被动式和主动式两种