通过故意耗尽电池电量来进行手动校准。这可以在设备中完成,也可以在外部使用电池分析仪完成。对于大多数电量计芯片,完全放电会重置放电标志,随后的再充电会设置充电标志。建立这两个标志允许通过跟踪标志之间的距离来计算 SoC。经常使用的设备的校准应每三个月或 40 个部分循环后进行一次。校准,也称为容量再学习,是纠正智能电池跟踪误差的一种更好的方法。如果设备自行进行周期性深度放电,则无需额外校准。这种校准对于便携式设备是实用的,但对于电力传动系统或 UPS 则不实用。
消费产品中电池的 SoH 以及电力传动系统可以通过编码访问提供给服务人员。为了补偿损失并兑现 8 到 10 年的保修期,电动汽车制造商将电池尺寸加大了 20%。这允许老化并提供额外的行驶里程,以防万一。经常遇到校准问题的设备是除颤器。除颤器为心脏骤停的患者提供电击治疗。这种医疗仪器很少达到自校准所需的完全放电,仅靠完全充电是不够的。BMS 应显示 SoC 和 SoH。但即使 SoH 可用,许多制造商也会因为担心客户投诉而不愿在保修期内展示低于 100% 的容量。SMBus 也没有帮助。SMBus 提供通信,结果仅与可用数据一样好。
充电接受效率低下,尤其是在充电即将结束时,转化为热量的电阻损耗以及自放电形式的存储损耗会降低可输送的能量。BMS 设计的一个常见缺陷是假设电池将始终保持年轻和充满活力。老化具有多个维度,一些 BMS 通过观察用户模式和环境条件来进行补偿,以推导出旨在纠正跟踪误差的“学习”算法。所有电池都有损耗,释放的能量总是小于输入电池组的能量。这种建模有帮助,但也有局限性,因为无法始终准确跟踪电池老化。
调查显示,里程焦虑是电动汽车购买者最关心的问题之一。一个鲜为人知但同样令人担忧的障碍是电池电量计的不准确性。电动汽车司机的电池电量已经耗尽,而燃油表仍指示舒适的 25% 储备。由于错误的读数而陷入困境会增加恐惧和偏执。SAE Consortium 的工程师发表的轶事评论表明,新 EV 电池模块的 SoC 错误可能高达 15%。电池电量计的准确性在电力传动系统中最为关键。
储油箱在车辆的整个使用寿命期间保持不变,并且燃油分配保持准确。内燃机的燃油表不存在这个问题。另一方面,电动汽车中的电池正在缩小,测量分配能量的技术需要改进。人们将电池比作燃料箱,但估计存储容量和测量来自电化学装置的电池能量远比液体燃料存储系统复杂。
准确的容量测量尚不可行,损失大多对用户隐藏。电动动力总成的 BMS 还应指示电池在任何给定时间可以容纳的总能量。电池容量可能已降至 80%,但 BMS 仍会在充满电后显示 100% SoC。较低的容量会减少运行时间并缩短行驶里程。电量不足的电池也会充电得更快,因为要充满的东西更少。
所需的热量由木材的进料控制。农村的大多数小屋都是通过在简单的石炉中燃烧木材来取暖的。今天,计算机管理大型建筑物的供暖系统,而锅炉几乎已成为次要的。电池也出现了类似的趋势。电池越来越多地由称为电池管理系统 (BMS)的设备控制。
目前的系统通过测量电池电压、电流和温度来做到这一点,有些系统还包括库仑计数。BMS 可确保安全、长寿命并提供充电状态 (SoC)。库仑计数测量流入和流出的电池电流,这一理论可以追溯到 250 年前。SoC 的精度对于消费产品来说已经足够好了,并且会随着使用和时间的推移而降低。到那时,用户已经习惯了设备的怪癖,没有人受到伤害。军事、医疗和其他关键仪器需要更高的精度,本文重点介绍负责测量电池 SoC 的智能。
电化学电池被称为实际储能容器,数字电池是预测剩余能量的电路。所谓“智能电池”的挑战在于将电化学电池和数字电池保持在一起。数字电池与电化学电池的漂移以及定期校准如何纠正错误。这些值是假设和强调的。
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