Osnovne funkcije sistema za upravljanje baterijama
2.1 SOC procjena
SOC se koristi za opisivanje preostale energije baterije i jedan je od najvažnijih parametara u trajanju baterije. Procena SOC-a je osnova za procenu preopterećenja i prekomernog pražnjenja baterije. Tačna procjena može izbjeći problem preopterećenja i pražnjenja akumulatora u najvećoj mjeri, tako da može raditi pouzdano.
Procena baterije SOC pokazuje veoma jaku nelinearnost pod uticajem unutrašnjeg radnog okruženja i promene spoljašnjeg okruženja. Postoji mnogo internih i eksternih faktora koji utiču na kapacitet baterije, kao što su temperatura baterije, vek trajanja baterije, unutrašnji otpor baterije itd. Veoma je teško precizno izvršiti procjenu SOC-a.
Postojeće metode ocjene SOC-a su sljedeće:
(1) Metod merenja sata. Metoda mjerenja Anshi ne uzima u obzir promjene u unutrašnjoj strukturi i stanju baterije, a samim tim ima prednosti jednostavne strukture i praktičnog rada, ali tačnost metode nije velika. Ako trenutna tačnost mjerenja nije velika, tada će vrijeme kretanja SOC kumulativna greška nastaviti da se povećava, što utječe na konačni rezultat. Metoda je pogodna za merenje baterije SOC na električnom vozilu. Ako se tačnost mjerenja može poboljšati, to je jednostavan i pouzdan metod merenja SOC-a.
(2) Metoda napona otvorenog kola. Napon otvorenog kola litijum-jonske baterije ima približno linearnu vezu sa SOC-om, što se može koristiti za određivanje unutrašnjeg stanja baterije. Međutim, zbog strožih zahtjeva za merenjem, baterija mora biti najmanje 1 sat, što nije pogodno za online detektovanje akumulatora u električnim vozilima u realnom vremenu. U normalnim okolnostima, zbog metode napona otvorenog kola, tačnost početne i konačne procene punjenja punjača je relativno velika, a metoda napona otvorenog kola se često koristi u kombinaciji sa metodom merenja ampermetara.
(3) Kalmanov metod filtriranja. Metoda Kalman filtera je posebno pogodna za hibridne baterije sa visokim fluktuacijama struje usled odlične korektivne greške. Nedostatak ovog načina procene je što zahtijeva veliku brzinu obrade sistema.
(4) Metoda neuralne mreže. Neuronske mreže imaju funkcije kao što su distribuirana paralelna obrada, nelinearno mapiranje i adaptivno učenje, tako da se mogu koristiti za simulaciju dinamike baterije i procjenu SOC-a. Međutim, ovaj metod zahteva veliki broj referentnih podataka za neuronsku mrežu za učenje, a podaci i metode obuke su obavezni da budu visoki, u protivnom će biti uzrokovane neprihvatljive greške.
2.2 Upravljanje balansom
Postoji mnogo procesa u procesu proizvodnje baterije, a diferencijacija može prouzrokovati nedoslednosti. Razlika u baterijskim ćelijama se uglavnom odražava u promeni unutrašnjeg otpora i kapaciteta tokom vremena i temperature. Velike razlike između ćelija su veća verovatnoća da će uzrokovati preopterećenje ili preterano pražnjenje, što bi dovelo do oštećenja baterije. Ostvarivanje ravnoteže baterije povećava korisnost baterije, produžava trajanje baterije i povećava sigurnost. U ovoj fazi, metode međusobnog balansa u zemlji i inostranstvu su sljedeće:
(1) Metoda izjednačavanja otpora. Ovaj metod je glavni predstavnik metode izjednačavanja tipa disipacije. Metoda je jednostavna i trošak je nizak, ali gubitak energije je relativno veliki, a efikasnost je mala. Pogodan je samo za sisteme sa malim strujnim punjenjem i pražnjenjem.
(2) Metoda preklopne kapacitivnosti. Ova metoda je glavni predstavnik metode izjednačavanja neenergetskog disipativnog tipa, što čini odstupanja u izjednačavanju otpornosti. Međutim, njeno upravljačko kolo je komplikovano, brzina izjednačavanja je spora i potrebno je dugo vremena, što nije pogodno za velike trenutne potrebe.
(3) Metoda izjednačavanja transformatora. Ovaj metod zasniva se na simetričnoj višenamjenskoj transformatorskoj strukturi serije akumulatora aktivne metode kontrole izjednačavanja. Njeni nedostaci su komplikovana kruga, mnogi uređaji i preveliki volumen, što nije jednostavno proširiti bateriju. Općenito pogodna za punjenje i pražnjenje velikih struja.
(4) Centralizovana ravnoteža. Metod može brzo prenijeti čitavu bateriju na baterije, a centralizovani modul za izjednačavanje je manji. Međutim, balansiranje više baterija ne može se izvršiti paralelno, a potreban je veliki broj kablovskih veza, što nije pogodno za bateriju koja ima veliki broj baterija.
2.3 Upravljanje toplotom
Temperatura utiče na sve aspekte performansi baterije. Neuniformnost polja temperature će pogoršati neusklađenost baterije, pa je neophodno upravljati. Svrha upravljanja toplotom je održavanje temperature sistema akumulatora u određenom rasponu grejanjem ili disipacijom toplote i održavanje jednakosti temperature unutar baterije što je više moguće.
Upravljanje temperaturom uglavnom ispunjava sledeće četiri funkcije: (1) brzo zagrevanje baterije u uslovima slabog otpora; (2) obezbeđivanje ravnomerne distribucije polja temperature baterije; (3) precizno merenje i nadgledanje temperature baterije; (4) u bateriji Kada je temperatura prevelika, količina toplote se efikasno ispušta. Najčešće korišćene metode hlađenja uključuju metod prirodne konvekcije, metod prisilnog vazdušnog konvekcije, metod tečnog toka, metoda izmene faze i metod upravljanja toplotom. Uobičajene metode grejanja obuhvataju metod unutrašnjeg zagrevanja baterije, metod grejne ploče, metoda grejnog sakoa i metoda toplotne pumpe.
