解决一个非常实际的 BMS 问题:
当前这个电池,在保证单体电压不过压、不过放的前提下,最多还能充多少功率、放多少功率?
这个量在工程中通常可以理解为电池的SOP(State of Power,功率状态)或充放电功率能力。
可以先使用等效电路模型:
假设放电时要求:
那么最大放电电流可以近似写成:
同理,充电过程种不能超过:
因此最大充电电流也可以根据端电压约束反推。
得到电流限制,就可以进一步计算功率:
所以要得到功率的边界,就是从
电压安全边界→电流边界→功率边界
利用电池模型进行未来状态预测,再利用安全边界反推出当前允许的充放电功率。
在实际应用过程中,比如整车控制器请求:150kw需要驱动功率,需要BMS去回馈信息,BMS内部需要根据当前的:SOC、SOH、温度、内阻、极化状态。计算:然后发给VCU。充电也是一样的:
,决定了当前允许的回馈制动功率或者是充电功率。
目前市场上针对电池BMS的功率计算是如下:
| 计算环节 | 实际BMS常见做法 |
|---|---|
| 基础限流 | 根据电芯规格确定最大持续/峰值充放电电流 |
| SOC限制 | SOC过高限制充电,SOC过低限制放电 |
| 温度限制 | 根据最高/最低电芯温度进行查表降额 |
| 电压限制 | 最高单体限制充电,最低单体限制放电 |
| 内阻/压降限制 | 根据当前内阻估计继续增大电流后是否会过压/欠压 |
| 硬件限制 | 继电器、熔断器、连接器、铜排、线束等载流能力 |
| 故障限制 | 过温、欠压、绝缘等故障进一步降额甚至降到0 |
| 最终输出 | 所有限制取最小值,得到 CCL/DCL,再计算功率 |
在逻辑中,实际的电池的最大电流限制为:
得到对应的电流限制其实是根据SOC和温度的查表。
直接查表或者插值得到一个基础限流值。这种方法简单、可靠、容易标定,也特别适合功能安全和量产验证。