這個問題,我從鋰電池組PACK跟BMS結合起來的經驗來跟大家解答一下吧。
首先,單片機監控電池的實時電量,如果僅僅通過監控鋰電池的電壓來監控鋰電池的實時電量是不夠準確的,可以說誤差會特別大。這就是我們常說的SOC(剩余電量)的問題,因為大家都知道,鋰電池在充電或者放電的時候,電壓是一直在波動的,電流越大,波動就會越大。三元鋰電池的電壓平臺是3.6V,磷酸鐵鋰電池的電壓平臺是3.2V。
鋰電池在各自的平臺電壓上是比較平穩的,特別是磷酸鐵鋰電池,它的工作電壓范圍是2.5V~3.65V,但是它的80%的電量都集中在了3.1V~3.3V之間。所以,鋰電池,如果單片機采用的是監控電壓的方式來顯示它的實時電量的話,基本上算是個擺設了,只能做參考,意義不大。
單片機在鋰電池軟件保護板(也叫BMS)里面,我們叫電量計IC,它需要用庫侖計+電壓修正算法的方式來監控電池的實時電量,才會比較準確。也是比較準確而已,一般誤差會在5%左右。為什么還有5%左右的誤差呢?后面講講。先說這個庫侖計+電壓修正算法的方式是個怎么回事。
電池處于放電狀態時,剩余電量(以下稱SOC)=當前SOC-放電電流*放電時間;
電池處于充電狀態時,SOC=當前SOC+充電電流*充電時間。
這種方式,可以說比電壓監控的方式強百倍,因為這樣的實時SOC才是更為準確的,不管電池是在充電還是在放電,SOC不會因為電壓波動的問題,出現特別大的誤差。
這個就是要考慮到鋰電池組PACK在實際使用中的情況了,因為庫侖計只是在單片機監控到鋰電池充電放電電流的時候才能計算到SOC的變化,也就是說如果鋰電池組出現單片機無法監控到的電流時,SOC的庫侖計方法將會忽視掉,如果時間長,積小成多,SOC就會誤差越來越大。
比如瞬間的脈沖電流,由于脈沖持續的時間特別短,單片機無法捕捉到;還有鋰電池特別小電流充電放電時,單片機也無法捕捉到;還有鋰電池組電芯的自耗電,BMS本身的自耗電等等,這些都是BMS單片機無法捕捉到的電流,無法捕捉,就無法計算了。
鋰電池組使用,需要觸發BMS中的SOC校準條件的時候,SOC就會再次進行校準。SOC自動校準條件一般是:鋰電池組過充保護時,或者過放保護時。
鋰電池組觸發BMS過充保護時,SOC恢復默認電量為100%;
鋰電池組觸發BMS過放保護時,SOC恢復默認電量為0%。
所以,BMS單片機需要加入電壓修正算法的方式來輔助SOC的校準。
電壓修正算法,就是根據鋰電池組在實際充放電的過程中,采集電量與電壓的對應點,經過算法的方式保存起來,當BMS軟件識別發現當前SOC數值與電壓對應偏差很大時,BMS軟件會根據算法再次對SOC進行校準。這樣就實現了就算終端用戶無法經過過充過放保護來校準SOC,BMS也可以通過電壓修正的方式來調整SOC的顯示。
當然,電壓修正算法的方案特別多,不同的BMS廠家,算法也各有不同,上面講的是大致的算法方式,給各位做參考。
通過這種庫侖計+電壓修正算法的方式,還是比較準確的。會讓實時電量SOC控制在5%左右的誤差。
以上,就是單片機用鋰電池供電,較為準確的監控實時電池電量的方式了。
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