電池的離散性將影響電池組可用容量和電池組使用壽命,電池管理系統的均衡能力非常重要,也是目前電池管理系統中的難點。高特提出的雙向主動均衡技術迄今為止是所有均衡技術中效率最高,綜合成本最低的一種方案,已申請多項相關專利,申請國家科研獎項。
高特電子提出的雙向主動均衡技術,是迄今為止所有均衡技術中效率最高、綜合成本最低的一種方案,是基于單體電壓、單體 SOC、單體 SOH 以及歷史數據等因素的綜合均衡策略機制。該方案可以實時的對電池各項特征數據進行分析,挑選出電池簇中需要進行維護充電及維護放電的單體電池,通過需要均衡的程度執行主動均衡,可快速提高電池簇內單體電池電壓和性能的一致性,同時提高電池堆性能的一致性,進一步延長電池系統的循環壽命和提升全生命周期內儲能系統的收益。
1.均衡無需分級,可實現簇內跨模組、跨PACK之間內任意單體間的雙向能量轉移,無需通過模組級二次均衡。
2.均衡母線和供電母線合二為一,同時兼容均衡線束和采集線束,無需增加額外線束,簡化了工程施工難度和安裝維護成本。
單體電池到8年后容量低于80%,加上主動均衡后電池簇大約從第2年末主動均衡開始啟動,在均衡有效區間內,電池簇容量始終可保持單體電池容量5%的差距以內,直到第13年電池簇容量低于80%。與無均衡相比電池簇壽命延長4年多(對應圖中C區間),提升量為30%,因此,主動均衡對電池組壽命延長明顯。
電池狀態SOX(SOC/SOE/SOP/SOH)是電池能源系統運行和決策的重要依據之一,也是BMS技術的難點。國內廠家通常算法是基于安時積分和OCV修正算法、或卡爾曼濾波算法,缺點是不能適應電池衰減的參數變化。很多電池廠更是以電池全壽命周期的測試數據閉環比對計算,缺點是測試成本高、任何電池參數變化就需要重新測試。
高特的電池狀態計算技術采用了一種全新的算法,具有自學習和神經網絡模型特點,能自適應各類電池,實時學習電池參數,具有很好的收斂性和魯棒性。高特還創新性的提出SOS的定義,把電池的安全狀態作為電池的一個評價參數,可大幅提高電池系統的安全性。
左圖是對一個系統中的三節電池進行驗證的效果圖,圖中真實值為黃色曲線,紅、綠、藍為三節電池曲線。在第一次充電SOC=40%時,對系統結果人為修改,對藍、綠電池添加了正15%和負15%的偏差,可以看到誤差曲線馬上跳到了17%,爾后迅速被拉回。再次在SOC=90%的點插入誤差,正10%、負10%、負20%,也可以看到誤差被迅速拉低,系統表現出誤差干擾非常好的魯棒性。
迄今為止,電池的安全評估一直沒有被解決。高特在2018年創新性的提出了安全評估參數SOS(state of safety),并進行了開創性的研究工作。
SOS(State of Safety)是電池安全參數的綜合評估值。通過對每個單體電芯的電壓、溫度監測,結合SOC、SOH、R 、ΔR、T、ΔT 給出SOS的評估。
SOS = F[ SOC, SOH, ΔR, ΔT ]
通過建立電池失效及熱失控的判斷模型,及時給出電池安全評估參數,使控制系統采取必要的安全保護動作達到系統的安全性。
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