電池的壽命與內阻之間存在一定的關系,內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。在線監測內阻對實時掌握電池健康狀態和預測性維護有著非常重要的作用。下面以大部分商業化BMS的電池內阻在線計算流程為例,簡要介紹其計算過程。
電池管理系統BMS通過采集電池組的電流和電壓信息,來計算電池的內阻。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阻。一般來說,電池的內阻與電池的溫度、荷電狀態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,根據電池的特性曲線,來對內阻進行校正和修正,從而得出較為準確的內阻值。
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,從而計算內阻值。而這些測量數據都可以通過BMS的芯片、放大器、模數轉換器等電路完成,同時,也可以通過應用程序和算法,對采集到的數據進行處理和分析,來獲得比較準確的電池內阻值。
舉例說明:
假設一個儲能系統中電池組包含10節電池,每節電池的標稱電壓為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下的電壓變化曲線。假設經過測試,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阻值:
內阻 = 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,則內阻值可計算為:
內阻 = 2V / 20A = 0.1Ω
然而,由于電池的內阻值與電池的溫度、荷電狀態有關,因此,需要對內阻值進行校正和修正。例如,當電池的溫度上升10℃時,內阻值通常會增加10%左右;當電池的荷電狀態變化時,也會對內阻值造成影響。因此,BMS需要通過測量電池的溫度和荷電狀態等參數,并根據預設的算法對內阻值進行修正和校正。
假設電池的溫度較高,內阻值需要增加10%,則修正后的內阻值為:
修正后的內阻 = 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阻值,并根據此值來判斷電池狀態和健康狀況,以便于進行保養和維護,延長電池組的使用壽命。
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