在新能源領(lǐng)域,電池管理系統(tǒng)在電池性能的提升與壽命的延長方面擔(dān)任著重要的角色,其中電池均衡管理是重要組成部分。
電池系統(tǒng)通常由多個(gè)單體電池串聯(lián)或并聯(lián)組成,由于生產(chǎn)工藝、使用環(huán)境和老化程度等因素的影響,單體電池之間的性能差異難以避免。這種差異導(dǎo)致各個(gè)電池在充放電過程中出現(xiàn)能量分布不均,進(jìn)而影響電池組的整體性能和壽命。
均衡是指通過調(diào)節(jié)單體電池之間的電壓差,將電池在充放電過程中產(chǎn)生的不一致電壓、容量等參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié),從而避免某些電池過度充放電,這樣可以最大化地利用每個(gè)電池的容量,提高整個(gè)電池組的性能。
主動(dòng)均衡與被動(dòng)均衡
主動(dòng)均衡被稱為能量轉(zhuǎn)移均衡,是將容量較高的電芯中的能量轉(zhuǎn)移到容量較低的電芯中,在使用時(shí),能量是高低轉(zhuǎn)移,電能使用效率高,產(chǎn)生熱量低,均衡速度快,但需要復(fù)雜的均衡電路和儲(chǔ)能器件,成本居高不下。
被動(dòng)均衡被稱為耗散型均衡,一般通過電阻放電的方式,對電壓較高的電池進(jìn)行放電,以熱量形式釋放電量,為其他電池爭取更多充電時(shí)間。其均衡電路結(jié)構(gòu)簡單、成本低,但存在均衡時(shí)間短(一般是充電末端均衡)、效率低等問題。
云端全時(shí)均衡技術(shù)介紹
云端全時(shí)均衡是一種基于人工智能技術(shù)的均衡方法,通過對電池組中每個(gè)電池進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和分析,結(jié)合云端歷史數(shù)據(jù)和環(huán)境因素,智能調(diào)整均衡策略和參數(shù),并下發(fā)終端 BMS 執(zhí)行,從而更大限度地實(shí)現(xiàn)電池組的均衡效果。
工作原理
云端在提取到一定條件的連續(xù)充放電工況后(持續(xù)時(shí)間、電流、電壓區(qū)間等),基于該數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)擬合出每個(gè)單體充電數(shù)據(jù)曲線并將曲線按一定規(guī)則片段化,并基于訓(xùn)練后的混合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型識(shí)別不同單體之間的高相似片段,具有一定的時(shí)序差異,基于此時(shí)間差及充電電流進(jìn)行安時(shí)積分可計(jì)算出單體之間的容量差異,從而精準(zhǔn)計(jì)算均衡時(shí)間,最終通過服務(wù)器下發(fā)控制指令至終端模塊進(jìn)行均衡執(zhí)行。
創(chuàng)新點(diǎn)
端云一體釋放算力:突破了傳統(tǒng) BMS 嵌入式端在運(yùn)算能力和存儲(chǔ)空間上的限制,能夠進(jìn)行長時(shí)間尺度、高分辨率的電池特征變化監(jiān)測與評估,實(shí)現(xiàn)了對電池均衡狀態(tài)的精準(zhǔn)掌控;
均衡判斷精確可靠:相較于當(dāng)前通過充電末端壓差來估計(jì)均衡時(shí)間的判斷方式,云端全時(shí)均衡能實(shí)時(shí)獲取并分析充放電運(yùn)行數(shù)據(jù),通過深度學(xué)習(xí)算法精確計(jì)算單體容量差,均衡判斷更精確、可靠;
均衡效率顯著提升:相較于傳統(tǒng)僅能在充電末端開啟均衡方式,云端全時(shí)均衡通過全周期提升均衡時(shí)間,有效減少電池單體容量差,最大程度提升電池組可用容量,延長電池使用壽命;
均衡策略智能調(diào)整:基于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的低延遲特性,能夠迅速響應(yīng)并調(diào)整均衡策略,確保設(shè)備始終運(yùn)行在最佳狀態(tài),使得云端全時(shí)均衡技術(shù)在電力儲(chǔ)能領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
云端全時(shí)均衡技術(shù)未增加任何硬件成本,通過云端數(shù)據(jù)庫、服務(wù)器集群算力突破 BMS 本地存儲(chǔ)、GPU 算力不足的瓶頸,達(dá)到了近乎零投入前提下(0%額外硬件投入,云端算力多設(shè)備共享)的儲(chǔ)能設(shè)備高收益(提升電池組可用容量10%+)、長壽命(延長電池組使用壽命15%+)的目的。
總結(jié)
電池均衡管理對于提升電池性能、延長電池壽命具有重要意義。在實(shí)際應(yīng)用中,選擇何種均衡管理方式需要根據(jù)具體的電池類型、使用場景、成本預(yù)算等因素進(jìn)行綜合考慮。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用場景的不斷拓展,云端均衡管理將在未來發(fā)揮更加重要的作用。
安徽優(yōu)旦科技有限公司成立于2016年,是一家專注于鋰電池管理智能硬件與全生命周期在線管理平臺(tái)的研發(fā)、銷售與服務(wù)的國家高新技術(shù)企業(yè),業(yè)務(wù)覆蓋新能源汽車、工程機(jī)械、輕型車輛、電力儲(chǔ)能、梯次利用等領(lǐng)域。公司創(chuàng)立之初即提出鋰電池智能管理理念,倡導(dǎo)讓鋰電池永遠(yuǎn)在線。基于先進(jìn)的iBMS智能硬件、強(qiáng)大的電池PaaS平臺(tái)和創(chuàng)新型SaaS應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的鋰電池端云協(xié)同管理、主動(dòng)安全管理和全生命周期個(gè)性化管理,讓每一塊鋰電池安全、高效運(yùn)行。
目前,公司已與行業(yè)內(nèi)300余家企業(yè)建立合作,累計(jì)裝機(jī)數(shù)十萬套。搭載優(yōu)旦iBMS的各類電池系統(tǒng)已在德國、法國、印度、美國、荷蘭、澳大利亞等全球40多個(gè)國家和地區(qū)運(yùn)行,電池云平臺(tái)全球累計(jì)數(shù)據(jù)超1000億條,提供云端協(xié)同控制超1億次、主動(dòng)安全預(yù)警7000余例,有效提高了電池系統(tǒng)管理效率和狀態(tài)估算精度,為鋰電池應(yīng)用安全提供了堅(jiān)實(shí)保障。
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