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主動(dòng)均衡介紹
電池的離散性將影響電池組可用容量和電池組使用壽命，電池管理系統(tǒng)的均衡能力非常重要，也是目前電池管理系統(tǒng)中的難點(diǎn)。高特提出的雙向主動(dòng)均衡技術(shù)迄今為止是所有均衡技術(shù)中效率最高，綜合成本最低的一種方案，已申請(qǐng)多項(xiàng)相關(guān)專利，申請(qǐng)國(guó)家科研獎(jiǎng)項(xiàng)。
雙向主動(dòng)均衡技術(shù)-智能控制策略
高特電子提出的雙向主動(dòng)均衡技術(shù)，是迄今為止所有均衡技術(shù)中效率最高、綜合成本最低的一種方案，是基于單體電壓、單體 SOC、單體 SOH 以及歷史數(shù)據(jù)等因素的綜合均衡策略機(jī)制。該方案可以實(shí)時(shí)的對(duì)電池各項(xiàng)特征數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，挑選出電池簇中需要進(jìn)行維護(hù)充電及維護(hù)放電的單體電池，通過需要均衡的程度執(zhí)行主動(dòng)均衡，可快速提高電池簇內(nèi)單體電池電壓和性能的一致性，同時(shí)提高電池堆性能的一致性，進(jìn)一步延長(zhǎng)電池系統(tǒng)的循環(huán)壽命和提升全生命周期內(nèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)的收益。
1.均衡無需分級(jí)，可實(shí)現(xiàn)簇內(nèi)跨模組、跨PACK之間內(nèi)任意單體間的雙向能量轉(zhuǎn)移，無需通過模組級(jí)二次均衡。
2.均衡母線和供電母線合二為一，同時(shí)兼容均衡線束和采集線束，無需增加額外線束，簡(jiǎn)化了工程施工難度和安裝維護(hù)成本。
雙向主動(dòng)均衡技術(shù)——經(jīng)濟(jì)效益分析
單體電池到8年后容量低于80%，加上主動(dòng)均衡后電池簇大約從第2年末主動(dòng)均衡開始啟動(dòng)，在均衡有效區(qū)間內(nèi)，電池簇容量始終可保持單體電池容量5%的差距以內(nèi)，直到第13年電池簇容量低于80%。與無均衡相比電池簇壽命延長(zhǎng)4年多（對(duì)應(yīng)圖中C區(qū)間），提升量為30%，因此，主動(dòng)均衡對(duì)電池組壽命延長(zhǎng)明顯。
電池狀態(tài)SOX診斷技術(shù)
電池狀態(tài)SOX(SOC/SOE/SOP/SOH)是電池能源系統(tǒng)運(yùn)行和決策的重要依據(jù)之一，也是BMS技術(shù)的難點(diǎn)。國(guó)內(nèi)廠家通常算法是基于安時(shí)積分和OCV修正算法、或卡爾曼濾波算法，缺點(diǎn)是不能適應(yīng)電池衰減的參數(shù)變化。很多電池廠更是以電池全壽命周期的測(cè)試數(shù)據(jù)閉環(huán)比對(duì)計(jì)算，缺點(diǎn)是測(cè)試成本高、任何電池參數(shù)變化就需要重新測(cè)試。
電池狀態(tài)SOX診斷技術(shù)-優(yōu)異的魯棒性
高特的電池狀態(tài)計(jì)算技術(shù)采用了一種全新的算法，具有自學(xué)習(xí)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型特點(diǎn)，能自適應(yīng)各類電池，實(shí)時(shí)學(xué)習(xí)電池參數(shù)，具有很好的收斂性和魯棒性。高特還創(chuàng)新性的提出SOS的定義，把電池的安全狀態(tài)作為電池的一個(gè)評(píng)價(jià)參數(shù)，可大幅提高電池系統(tǒng)的安全性。
左圖是對(duì)一個(gè)系統(tǒng)中的三節(jié)電池進(jìn)行驗(yàn)證的效果圖，圖中真實(shí)值為黃色曲線，紅、綠、藍(lán)為三節(jié)電池曲線。在第一次充電SOC=40%時(shí)，對(duì)系統(tǒng)結(jié)果人為修改，對(duì)藍(lán)、綠電池添加了正15%和負(fù)15%的偏差，可以看到誤差曲線馬上跳到了17%，然后迅速被拉回。再次在SOC=90%的點(diǎn)插入誤差，正10%、負(fù)10%、負(fù)20%，也可以看到誤差被迅速拉低，系統(tǒng)表現(xiàn)出誤差干擾非常好的魯棒性。
電池安全狀態(tài)SOS診斷技術(shù)
迄今為止，電池的安全評(píng)估一直沒有被解決。高特在2017年創(chuàng)新性的提出了安全評(píng)估參數(shù)SOS（state of safety）,并進(jìn)行了開創(chuàng)性的研究工作。
SOS（State of Safety）是電池安全參數(shù)的綜合評(píng)估值。通過對(duì)每個(gè)單體電芯的電壓、溫度監(jiān)測(cè)，結(jié)合SOC、SOH、R 、ΔR、T、ΔT 給出SOS的評(píng)估。
SOS = F[ SOC, SOH, ΔR, ΔT ]
通過建立電池失效及熱失控的判斷模型，及時(shí)給出電池安全評(píng)估參數(shù)，使控制系統(tǒng)采取必要的安全保護(hù)動(dòng)作達(dá)到系統(tǒng)的安全性。
常見問題
Q&A
- 主動(dòng)均衡有幾種方式？
- 有電容、電感、和DC/DC幾種方式，以DC/DC為最佳，電路拓?fù)溆泻芏喾N；
- 切換開關(guān)選擇繼電器有風(fēng)險(xiǎn)嗎？
- 有風(fēng)險(xiǎn)。均衡電路可能頻繁動(dòng)作，繼電器受壽命影響容易發(fā)生黏連而引發(fā)電池短路故障。一般以MOS為佳，還應(yīng)加上檢測(cè)電路，確保均衡電路可靠、安全。
- 主動(dòng)均衡對(duì)好的電池有效果嗎？
- 隨著運(yùn)行使用，電池組的離散性一定會(huì)逐步變大，導(dǎo)致電池組的容量一定小于單體電池容量，通過主動(dòng)均衡明顯能提升落后單體的容量而提升電池組容量，提升充放電深度，延長(zhǎng)電池組循環(huán)使用壽命；
- 主動(dòng)均衡的電流是否越大越好？
- 均衡的本質(zhì)是補(bǔ)償電池循環(huán)使用產(chǎn)生的差異，如果均衡所補(bǔ)償?shù)娜萘砍^差異，就可以達(dá)到均衡的目的。如電池容量200Ah，每次循環(huán)4h，差異0.5%，則均衡電流0.25A即可，考慮均衡時(shí)間的限制，設(shè)計(jì)均衡電流1~2A。
- 主動(dòng)均衡的效果如何評(píng)價(jià)？主動(dòng)均衡的效果取決于電流還是均衡策略？
- 目前還沒有量化評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)，但是可以從電路和均衡策略二個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)，電路效率越高，均衡策略越全面，均衡效果就會(huì)越好。由于電池堆存在充電、放電和靜止等狀態(tài)，尤其在充放電平臺(tái)區(qū)，電壓離散性不大，因此均衡的效果取決于能否在電池全過程狀態(tài)下均可均衡，均衡策略的優(yōu)劣決定了均衡的效果，一般BMS以電壓為均衡策略，就無法在充放電平臺(tái)區(qū)對(duì)單體進(jìn)行均衡，因此均衡的時(shí)間比較有限（只能在充放電末期均衡），需提高電流來加速均衡；
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