試論鋰離子電池材料研究進(jìn)展-閱讀頁(yè)
2025-07-05 01:53本頁(yè)面
【正文】 池為例，保存在歷史檔案中的數(shù)據(jù)主要有： （1）電池出廠時(shí)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)（如出廠日期、標(biāo)稱容量、開路電壓等）； （2）使用的總安時(shí)數(shù)； （3）過(guò)充和過(guò)放時(shí)最大電壓、電流、溫度的記錄； （4）最近 10 個(gè)充放電周期內(nèi)充電周期屬于電壓最高的次數(shù)和放電周期屬于 電壓最低的次數(shù)； （5）最近 10 個(gè)周期內(nèi)充電時(shí)溫度升降數(shù)據(jù)和充電效率； （6）最近 10 個(gè)周期內(nèi)小電流充電時(shí)電壓差別； （7）自放電時(shí)間間隔； （8）上一次診斷的健康程度（SOH）結(jié)果。初始化的原則是除了一些已 知的基本參數(shù)外，其他部分都設(shè)置為最佳狀態(tài)。如果電池組中的某 一個(gè)電池被撤換下來(lái)，則應(yīng)對(duì)剛換上的電池的歷史檔案進(jìn)行初始化。 歷史檔案的具體實(shí)現(xiàn)方案是：在系統(tǒng)中采用長(zhǎng)期記憶芯片 EEPROM 來(lái)保存歷 史數(shù)據(jù)，同時(shí)在系統(tǒng)中加一個(gè)時(shí)鐘電路和一個(gè)供電電池為歷史數(shù)據(jù)提供時(shí)間信 息。 當(dāng)系統(tǒng)上電后，電池組數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)會(huì)在電池組充放電過(guò)程中，每隔一定時(shí)間循 環(huán)采集電池組單體的電壓， 溫度等信息。 當(dāng)標(biāo)定序號(hào)單體的故障次數(shù)累計(jì)到一定數(shù)量時(shí)，調(diào)用規(guī)則庫(kù)對(duì)電池性能進(jìn)行評(píng) 定，同時(shí)將評(píng)定結(jié)果記錄到該單體的歷史檔案中。電池組模塊裝配有電池管 理數(shù)據(jù)采集模塊，模塊通過(guò) CAN 總線將采集數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。系統(tǒng)連接如圖 3 所示。 由于電池 單體間的差異，7 號(hào)單體端電壓與其他單體的差距較大，已經(jīng)發(fā)生了二級(jí)壓差故 障和單體電壓過(guò)低故障報(bào)警。 （2）搭建了電池組數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)平臺(tái)，包括底層硬件數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)通信， 上位機(jī)人機(jī)交互界面程序的編寫。 （3）構(gòu)建了電池故障模糊診斷專家系統(tǒng)。同時(shí)隨著不斷的實(shí)驗(yàn)，還將不斷完善專家診斷系 統(tǒng)，為早期故障預(yù)警提供更為可靠保障。隨著實(shí)驗(yàn)的不斷深入，電池故障信息也將慢 慢積累，規(guī)則庫(kù)和推理機(jī)也將不斷得到更正。BSMS 的系 統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖 41，主要由充電系統(tǒng)和動(dòng)力電池系統(tǒng)中的動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng) （BMS）組成。 圖 4動(dòng)力蓄電池安全充電綜合管理系統(tǒng) 動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng)及監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 當(dāng)前，管理系統(tǒng)研制重點(diǎn)力大多集中在提高電壓采樣精度和 SOC 估計(jì)技術(shù)方 面，忽略了動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng)的重點(diǎn)是“管理”，實(shí)質(zhì)上僅為監(jiān)測(cè)裝置。電壓采樣精度達(dá)到 1%已足夠了。蓄電池管理系統(tǒng)的 組成見圖 42。 (2)、充電控制接口采用標(biāo)準(zhǔn) CAN 總線和充電控制導(dǎo)引線雙重安全冗余技術(shù) 措施。 (3)、無(wú)須人工干預(yù)，由動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng)直接控制充電機(jī)的初始化過(guò)程 和充電過(guò)程，自動(dòng)適應(yīng)多達(dá)六種電池的個(gè)性化智能充電控制，有效降低了因誤操 作引發(fā)的事故。例如：電動(dòng)車要求充電過(guò)程中充電電壓不超過(guò) ，充電電流不超過(guò) 120A，不管采用手動(dòng)調(diào)整或監(jiān)控系統(tǒng)遠(yuǎn)程調(diào)整，當(dāng)調(diào)整 數(shù)值超過(guò)上述值時(shí)，自動(dòng)禁止調(diào)整，使系統(tǒng)不可能超過(guò)上述限定值。由 ADC 和 WDT 組成高可靠性電池?cái)?shù) 據(jù)安全冗余采集部件，即是發(fā)生 ADC 失調(diào)、失效，仍可由 WDT 實(shí)現(xiàn)高可靠性安全 充電控制。 ⑶、在 ECU 內(nèi)嵌入了高精度電能（Wh）計(jì)量電路，并采用基于電量（Wh）的 SOC 估計(jì)，更能反映動(dòng)力蓄電池的性能。 ⑸、蓄電池管理系統(tǒng)設(shè)置了與計(jì)算機(jī)的通訊接口，采用配套軟件 “動(dòng)力蓄 電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng) （Battery Monitor and Quality evaluation system 簡(jiǎn)稱 BMQES） ” 可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)的工作狀態(tài)和進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集。 適用于鋰離子等新型動(dòng)力電池的新一代充電設(shè)備 現(xiàn)有的充電裝置，全是采用基于端電壓控制方法不能適應(yīng)鋰離子等新型動(dòng)力電池。 充電機(jī)采用模塊化總線分布式結(jié)構(gòu)(見圖 45)。 通過(guò)充電控制接口與蓄電池管理系統(tǒng)組成基于極端單體電池高性能智能化 充電控制系統(tǒng)。 由 CAN 總線和充電控制導(dǎo)引電路組成高可靠性安全冗余控制接口，既保持了 數(shù)字化充電控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)， 又克服了數(shù)字控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性受采樣周期和數(shù)據(jù) 傳輸間隔限制而適時(shí)性差的缺點(diǎn)，使充電控制具有良好的實(shí)時(shí)性。 圖 4基于極端單體電池充電機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 (2)、蓄電池管理系統(tǒng)直接控制充電機(jī)的初始化和充電過(guò)程，可有效防止發(fā) 生誤操作引發(fā)的事故。 (4) 、采用效率超過(guò) 90%的充電專用大功率高效開關(guān)電源模塊，單模塊公率 達(dá)到 100KW。充電機(jī)（站）監(jiān)控界面見圖 46。 BSMS 系統(tǒng)在北京奧運(yùn)電動(dòng)汽車示范運(yùn)行項(xiàng)目中的應(yīng)用 采用由 BSMS 系統(tǒng)組成的國(guó)家“863”和北京奧運(yùn)電動(dòng)汽車項(xiàng)目示范運(yùn)行充電 站，見圖 51。在動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng)的支撐下，充電機(jī)采用基于極 端單體電池充電控制模式。 圖 5基于極端單體電池充電模式充電站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 應(yīng)用案例一見圖 52： 2006 年 4 月， 在北京 （密云） 電動(dòng)汽車示范運(yùn)行區(qū)采用 BSMS 系統(tǒng)對(duì)安裝 103 個(gè) 400AH 鋰離子動(dòng)力電池組的電動(dòng)汽車采用基于極端單體電池充電控制技術(shù)充 電過(guò)程典型狀態(tài)： 數(shù)據(jù)采集時(shí)間:2006 年 4 月 27 日 14 時(shí) 24 分 31 秒 數(shù)據(jù)采集地點(diǎn):北京(密云)電動(dòng)汽車示范運(yùn)行區(qū) 電池組當(dāng)時(shí)狀態(tài)：相對(duì)極差 %，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差 %，電池組屬于質(zhì)量 較好的。 充電控制效果：充電過(guò)程中，自動(dòng)根據(jù)充電過(guò)程單體電池狀態(tài)，自動(dòng)調(diào)整充 電電流，將 最高電池單體（34 號(hào)）充電電壓控制在 ～。充電控制達(dá)到預(yù)期效果。當(dāng)前該控制特性適用于錳酸鋰、磷酸鐵鋰、 閥控密封鉛酸、鎳氫等多達(dá) 6 種電池。 充電設(shè)置：?jiǎn)误w電池充電電壓為 ,充電電流 120A,額定充電端電壓為 (110 只電池)。當(dāng)時(shí)電池狀態(tài)：相對(duì) 極差 %， 相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差 %。 處置：充電狀態(tài)顯示 83 號(hào)電池有問(wèn)題，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查，發(fā)現(xiàn)電池連接不可靠， 造成接觸電阻過(guò)大，故障排除后，恢復(fù)正常。 圖 5BSMS 系統(tǒng)對(duì)極端狀態(tài)的適應(yīng)能力良好 在本階段奧運(yùn)模擬示范運(yùn)行項(xiàng)目中， 已安裝 7 臺(tái)車的鋰離子動(dòng)力電池管理系 統(tǒng)，其中在奧運(yùn)官員車模擬運(yùn)行線路上安裝了兩套 BSMS 系統(tǒng)。17 / 7
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