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贝投体育8059 : 锂电池的各种状态分析

发布时间:2019-09-20 18:37:13编辑:来源:贝投体育8059

锂电池系统庞大,需要电池管理系统的监督和优化,以维护其安全性、耐久性和动力性。

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  电池状态估计

电池状态包括电池温度、SOC(荷电状态估计)、SOH(健康状态估计)、SOS(安全状态估计)、SOF(功能状态估计) 及SOE(可用能量状态估计)。各种状态估计之间的关系如图4所示。电池温度估计是其他状态估计的基础,SOC 估计受到SOH 的影响,SOF 是由SOC、SOH、SOS 以及电池温度共同确定的,SOE 则与SOC、SOH、电池温度、未来工况有关。

电池温度估计

温度对电池性能影响较大,目前一般只能测得电池表面温度,而电池内部温度需要使用热模型进行估计。常用的电池热模型包括零维模型(集总参数模型)、一维乃至三维模型。零维模型可以大致计算电池充放电过程中的温度变化,估计精度有限,但模型计算量小,因此可用于实时的温度估计。一维、二维及三维模型需要使用数值方法对传热微分方程进行求解,对电池进行网格划分,计算电池的温度场分布,同时还需考虑电池结构对传热的影响(结构包括内核、外壳、电解液层等)。一维模型中只考虑电池在一个方向的温度分布,在其他方向视为均匀。二维模型考虑电池在两个方向的温度分布,对圆柱形电池来说,轴向及径向的温度分布即可反映电池内部的温度场。二维模型一般用于薄片电池的温度分析。三维模型可以完全反映方形电池内部的温度场,仿真精度较高,因而研究较多。但三维模型的计算量大,无法应用于实时温度估计,只能用于在实验室中进行温度场仿真。

一般地,锂离子电池适宜的工作温度为15~35℃,而电动汽车的实际工作温度为-30~50℃,因此必须对电池进行热管理,低温时需要加热,高温时需要冷却。热管理包括设计与控制两方面,其中,热管理设计不属于本文内容。温度控制是通过测温元件测得电池组不同位置的温度,综合温度分布情况,热管理系统控制电路进行散热,热管理的实行部件一般有风扇、水/油泵、制冷机等。比如,可以根据温度范围进行分档控制。Volt插电式混合动力电池热管理分为3种模式:主动(制冷散热)、被动(风扇散热)和不冷却模式,当动力电池温度超过某预先设定的被动冷却目标温度后,被动散热模式启动;而当温度继续升高至主动冷却目标温度以上时,主动散热模式启动。

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