电池管理系统

锂离子电池是新能源汽车动力系统的核心，基于模型的电池管理系统(battery management system,BMS)是保证电池性能充分发挥的关键。然而现有BMS主要采用等效电路模型(equivalent circuit model,ECM)，尚未考虑放电倍率对可用容量的影响机制，导致模型在不同放电倍率下以及低荷电状态(state of charge，SOC)区域会存在明显的端电压仿真误差，影响算法精度；尤其是BMS无法准确估计电池放电截止条件，剩余放电电量(remaining discharge capacity,RDC)估计误差大，可能导致电池电压骤降甚至整车抛锚等严重后果。针对以上问题，文中以考虑内部扩散机制的扩展等效电路模型(extended equivalent circuit model，EECM)为基础，对不同倍率的放电电压容量增量(incremental capacity，IC)曲线进行对比分析，利用能斯特方程构造不同放电倍率下的容量-开路电压曲线，提出改进的EECM。所提改进EECM在不同电流倍率和动态工况下的端电压仿真误差均小于传统ECM和EECM，可以提高RDC估计的准确性，有应用于实际BMS的潜力。

直流电源系统

储能预制舱由电池系统、电池管理系统、储能变流器等组成，系统额定能量2MWh，额定功率1MW。采取模块化设计，单元化装配的思路，集能量存储、能量变换、电池管理设备和热管理、消防、安防系统于一体，具有高安全、高可靠、长寿命等优点，安全方便，实施周期短。可广泛应用于电网侧储能、用户侧储能、光储充等多种场景。

以高效长寿命磷酸铁锂电池为核心，以电池管理系统（BMS）、分布式EMS系统、自动消防系统（AFS）为依托，与储能逆变器（PCS ）、IPSCP云平台一起构成 “实时监控、双向通信、智能调控” 的智慧储能系统。每个分布式储能设备通过4G移动网络与IPSCP云平台实时连接，云平台实现数据采集、数据分析、数据存储等功能，可通过App显示。

大倍率充电会引起储能电池负极析锂，进一步可能会诱发电池热失控并导致安全事故。而析锂副反应与电池负极电位直接相关，通过模型精确预测负极电位，传输至储能电池管理系统调整充电工况，可以有效抑制负极析锂。因此，文中提出一种基于降维机理简化伪二维(simplified pseudo two-dimensional,SP2D)模型的储能电池安全充电在线控制技术。首先，对伪二维(pseudo two-dimensional,P2D)模型中部分偏微分方程进行降维简化，建立SP2D模型，同时采用不同的方法获取相应的模型参数。其次，使用实验数据的端电压和负极电位对模型进行验证，结果表明模型在不同倍率恒流工况下精度较高。再次，基于SP2D模型结合比例控制器开展电池无析锂安全充电的仿真工作，结果表明，电池经过1 895 s充电即达到截止电压4.3 V，且充电过程中负极电位均处于无析锂安全电位区间。最后，对仿真得到的充电策略进行循环和拆解验证，结果表明提出的充电方法能够实现电池无析锂安全充电。

电池管理系统（BMS）通过监测电池参数（电压、电流和温度等）估计电池状态（SOC/SOH/SOF）来延长电池寿命、提高容量利用率和保证电池功能，并向上级提供信息；在意外情况发生时，提供对人员和设备的安全保护。采用“直流电源端BMS” + “云端电池”的复合电池管控架构，直流电源端与云端进行任务分工，优势互补，云端担任长期的规划与预测，直流电源端用于短期的分析与执行；具有以下优势：第一，时间维度互补，直流电源端BMS会专注于所有数据的实时收集与短期储存，而云端电池会专注于整个生命周期中主要参数的储存；这样既保证了短期的数据精度，也确保了长期的数据广度。第二，空间维度，一方面直流电源端BMS记录了大量本地的电池数据，另一方面云端电池记录了所有配备这一解决方案的电源数据，以直流电源端+云端的电池数据为基础进行分析，得出的结果会更加精确。第三，智能运维，将直流电源端电池定期人工维护提升为依据电池状态进行维护，实现电池“定时维护”到“状态维护”，减小维护成本，解决用户后顾之忧。