鋰離子電池管理（BMS）關鍵問題綜述

新用戶62592529 2023-06-13 發(fā)布于四川

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摘要：電池管理系統(tǒng)由各種傳感器、執(zhí)行器、控制器等構成，其關鍵技術包括：傳感器的精度及傳感器之間的同步技術、電池單體及電池組的狀態(tài)(荷電狀態(tài)、健康狀態(tài)、功能狀態(tài)、能量狀態(tài)、安全狀態(tài)等)估計技術、電池組一致性辨識與均衡技術、安全充電和故障診斷技術。為了研發(fā)先進的電池管理系統(tǒng),首先要對鋰離子電池性能進行測試研究，確定影響其性能的主要因素及變化規(guī)律；然后采用基于機理、半經驗或經驗的建模方法建立電池系統(tǒng)模型,設計基于模型的電池系統(tǒng)狀態(tài)估計及性能優(yōu)化管理算法，并進行系統(tǒng)集成和應用開發(fā)，以保證在電池安全可靠運行的前提下發(fā)揮出最佳的動力性能。

BMS的主要任務是保證電池系統(tǒng)的設計性能：①安全性；②耐久性；③動力性。

BMS軟硬件的基本框架如圖2所示，應該具有的功能：①電池參數檢測；②電池狀態(tài)估計；③在線故障診斷；④電池安全控制與報警；⑤充電控制；⑥電池均衡；⑦熱管理；⑧網絡通訊；⑨信息存儲；⑩電磁兼容。

幾種電池狀態(tài)參數的監(jiān)測

電池監(jiān)測系統(tǒng)內部典型的交互和信息流

電池監(jiān)測算法所需的信息

SoC估算方法分類

容量估算方法的分類

電池阻抗估算方法的分類

用于預測電池RUL的兩個概念

電池狀態(tài)估計包括電池溫度、SOC、SOH、SOF等信息。電池溫度估計是其它狀態(tài)估計的基礎。

電池一致性：統(tǒng)一規(guī)格型號的單體電池組成電池組后，其電壓、荷電量、容量及其衰退率、內阻及其變化率、壽命、溫度影響、自放電率等參數存在一定的差別。電池的不一致性會影響電池組的使用壽命，主要是由單體電池容量衰減差異(不可恢復)和荷電量差異兩者造成，荷電量可以通過電池均衡來補償。均衡策略的對象一般分為電壓、SOC和剩余電荷量三種。

故障診斷是保證電池安全的必要技術之一，是一門新型交叉學科，綜合了計算機網絡、數據庫、控制理論、人工智能等技術。

參考資料：

[1] A review on the key issues for lithium-ion battery management in electric vehicles. Journal of Power Sources 226 (2013) 272-288.

[2] Critical review of the methods for monitoring of lithium-ion batteries in electric and hybrid vehicles. Journal of Power Sources 258 (2014) 321-339

[3] Battery equalization active methods . Journal of Power Sources 246 (2014) 934-949.