電池的壽命與內(nèi)阻之間存在一定的關系,內(nèi)阻的大小對電池容量和放電性能有較大的影響,從而影響電池的壽命。在線監(jiān)測內(nèi)阻對實時掌握電池健康狀態(tài)和預測性維護有著非常重要的作用。下面以大部分商業(yè)化BMS的電池內(nèi)阻在線計算流程為例,簡要介紹其計算過程。
電池管理系統(tǒng)BMS通過采集電池組的電流和電壓信息,來計算電池的內(nèi)阻。通常,BMS會周期性地對電池組進行極化放電或脈沖放電,對電池組進行測試,通過測量電池組在放電過程中的電壓變化,從而計算出電池組的內(nèi)阻。一般來說,電池的內(nèi)阻與電池的溫度、荷電狀態(tài)以及充放電過程有關。因此,在BMS中,還需要測量電池的溫度和荷電狀態(tài),根據(jù)電池的特性曲線,來對內(nèi)阻進行校正和修正,從而得出較為準確的內(nèi)阻值。
具體的計算方法,一般有如下兩種方法:
1 極化放電法:電池被放電到一定電壓,然后突擊加負載,記錄電壓和電流,得到內(nèi)阻值。此方法需要長時間等待,且周期性較長。
2 脈沖放電法:電池被間斷性放電,每次放電時間較短(通常幾十毫秒左右),但頻次較高(每分鐘上百次),記錄電壓和電流,得到內(nèi)阻值,具有時間迅速且比較精度高的特點。
以上兩種方法雖然測量方法不同,但都需要通過加負荷后測量電壓和電流,從而計算內(nèi)阻值。而這些測量數(shù)據(jù)都可以通過BMS的芯片、放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器等電路完成,同時,也可以通過應用程序和算法,對采集到的數(shù)據(jù)進行處理和分析,來獲得比較準確的電池內(nèi)阻值。
舉例說明:
假設一個儲能系統(tǒng)中電池組包含10節(jié)電池,每節(jié)電池的標稱電壓為3.2V,容量為50Ah,總電壓為32V。
首先,BMS需要進行極化放電或脈沖放電測試電池組,得出電池在放電狀態(tài)下的電壓變化曲線。假設經(jīng)過測試,電池組在放電過程中的電壓下降了2V,那么BMS就可以通過下列公式計算電池的內(nèi)阻值:
內(nèi)阻 = ΔU / I
其中,ΔU (讀作:delta U)為電池在放電過程中的電壓下降值,I為電池放電所消耗的電流值。假設電池放電時的電流為20A,則內(nèi)阻值可計算為:
內(nèi)阻 = 2V / 20A = 0.1Ω
然而,由于電池的內(nèi)阻值與電池的溫度、荷電狀態(tài)有關,因此,需要對內(nèi)阻值進行校正和修正。例如,當電池的溫度上升10℃時,內(nèi)阻值通常會增加10%左右;當電池的荷電狀態(tài)變化時,也會對內(nèi)阻值造成影響。因此,BMS需要通過測量電池的溫度和荷電狀態(tài)等參數(shù),并根據(jù)預設的算法對內(nèi)阻值進行修正和校正。
假設電池的溫度較高,內(nèi)阻值需要增加10%,則修正后的內(nèi)阻值為:
修正后的內(nèi)阻 = 0.1Ω * (1+10%) = 0.11Ω
通過上述計算,BMS可以獲得比較準確的電池內(nèi)阻值,并根據(jù)此值來判斷電池狀態(tài)和健康狀況,以便于進行保養(yǎng)和維護,延長電池組的使用壽命。
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