許守平，侯朝勇，楊水麗

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一種適用于大容量儲能技術(shù)的鋰離子電池管理系統(tǒng)

許守平，侯朝勇，楊水麗

（中國電力科學(xué)研究院，北京 100192）

應(yīng)用鋰離子電池進行儲能已成為大容量儲能技術(shù)研究的重點，但為保證電池組的可靠性、安全性、一致性及使用壽命，必須設(shè)計電池管理系統(tǒng)來對鋰離子電池進行有效管理。本文提出了一種適用于大容量儲能技術(shù)的鋰離子電池管理系統(tǒng)，該管理系統(tǒng)采用分層采集和管理的方法，分別對單體電池、電池組和儲能子系統(tǒng)進行管理。文章詳述了分層管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和管理策略，其中著重介紹了單體電池數(shù)據(jù)采集功能、電池狀態(tài)估計功能和均衡管理功能，并進行了實驗驗證，給出了實驗結(jié)果分析。實驗結(jié)果證明了該管理系統(tǒng)可以滿足實際的大容量儲能應(yīng)用需求，可以實現(xiàn)鋰離子電池的高精度狀態(tài)估計功能和高效均衡控制策略，具有很好的應(yīng)用前景，為后續(xù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供了一種技術(shù)和思路。

儲能技術(shù)；電池管理系統(tǒng)；數(shù)據(jù)采集；狀態(tài)估計；均衡管理

儲能技術(shù)對于全球節(jié)能減排與優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)的目標(biāo)實現(xiàn)有著積極的推動作用，尤其隨著可再生能源比例的增大、智能電網(wǎng)概念的提出，規(guī)?；笕萘績δ芗夹g(shù)應(yīng)用的市場前景逐漸顯現(xiàn)。其中，鋰離子電池由于具有較高的能量密度比和功率密度比，良好的充放電效率和靈活的成組方式可滿足目前大規(guī)模儲能的要求，已經(jīng)成為大容量儲能研究的重點[1-3]。但鋰離子電池具有明顯的非線性、不一致性和時變特性，在長期充放電過程中容易造成成組電池之間的離散性加大，性能衰減加劇，嚴重影響電池組的使用壽命，因此，有必要對鋰離子電池進行有效管理和控制，以保證電池的安全和可控運行，發(fā)揮電池的最大功效。近年來隨著儲能和電動汽車的發(fā)展，國內(nèi)外對于電池管理系統(tǒng)的技術(shù)研究也迅速發(fā)展。目前國外具有代表性的電池管理系統(tǒng)有：美國Nanocorp公司和Villanova大學(xué)開發(fā)的電池管理系統(tǒng)；美國通用公司電動汽車EVI采用的電池管理系統(tǒng)；美國特斯拉公司開發(fā)的電動汽車動力電池管理系統(tǒng)；Aerovironment公司開發(fā)的SmartGuard系統(tǒng)；AC Propulsion公司開發(fā)的高性能電池管理系統(tǒng)Batopt；德國Mentzer Uleetronic GmbH和Werner Retzlaff為首設(shè)計的BADICHUQ系統(tǒng)及BADICOa CH系統(tǒng)；Hauek設(shè)計的Battman系統(tǒng)；韓國Ajou大學(xué)和先進工程研究院聯(lián)合開發(fā)的電池管理系統(tǒng)；日本豐田普銳斯混合動力汽車上的電池管理系統(tǒng)等。在國外大力發(fā)展電動汽車電池管理系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)的同時，國內(nèi)也組織了很多電池管理系統(tǒng)重大研究項目，并取得了很大的突破，接近了國外的技術(shù)水平。其中比較成熟的有北京理工大學(xué)承擔(dān)的EQ7200HEV項目，湖南神州公司承擔(dān)的EQ6110HEV項目，還有惠州億能、深圳派司德科技等廠商開發(fā)的高性能電池管理系統(tǒng)等[4]?？偟膩碇v，雖然電池管理技術(shù)有了很大的提高，特別是動力電池管理技術(shù)已經(jīng)進入實際應(yīng)用階段，但有些技術(shù)方面還有待完善，尤其是對適用于電池儲能系統(tǒng)的鋰離子電池管理系統(tǒng)的研究還比較少。因此，本文主要介紹一種適用于規(guī)?；笕萘績δ芗夹g(shù)的鋰離子電池管理系統(tǒng)，其中大容量儲能是指額定功率不小于100 kW且儲能時間不少于15 min的儲能系統(tǒng)，詳述了電池管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點和每個結(jié)構(gòu)的主要功能，重點介紹了電池管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)檢測、電池狀態(tài)估計和電池均衡功能，并對電池估計狀態(tài)功能進行了仿真計算，最后對儲能用鋰離子電池管理系統(tǒng)的研究方法進行了實驗驗證。

1 儲能用鋰離子電池管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

不同于電動汽車的應(yīng)用場合，儲能系統(tǒng)對電池性能的要求是大容量、高安全、長壽命、快速響應(yīng)、可涓流充電，所用鋰離子電池數(shù)量巨大，通常是成千上萬節(jié)單體電池通過串并聯(lián)的形式組成電池模塊，形成儲能系統(tǒng)來滿足多種功能，因此，儲能用鋰離子電池管理系統(tǒng)有別于其它場合。儲能用電池管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，每個電池箱配有一個電池監(jiān)控單元（cell supervision circuit，CSC），幾個CSC組成一個子電池系統(tǒng)管理單元（slave battery management unit，SBMU），根據(jù)儲能容量的需要，再由適當(dāng)數(shù)量的SBMU組成一個主電池系統(tǒng)管理單元（master battery management unit，MBMU），并配備就地監(jiān)控系統(tǒng)、高壓檢測和絕緣監(jiān)測模塊等其它所需的模塊，這些模塊共同構(gòu)成電池管理系統(tǒng)（battery management system，BMS）。

其中CSC對電池箱的電壓和溫度進行檢測，經(jīng)過處理后將其傳輸給SBMU，同時對電池箱內(nèi)的電池進行均衡管理；同時，CSC還可以控制電池箱內(nèi)的溫度調(diào)節(jié)，當(dāng)電池溫度超過最優(yōu)工作溫度區(qū)間或電池溫差大時，開啟風(fēng)機，對本箱電池進行熱管理，直到電池工作溫度和溫差恢復(fù)到設(shè)計范圍。SBMU 接收CSC傳來的數(shù)據(jù)信息，檢測電池子系統(tǒng)的總電流、總電壓和絕緣度，根據(jù)采集的電池數(shù)據(jù)估計電池組的荷電狀態(tài)（state of charge，SOC），對電池組進行保護；同時判斷電池組的故障狀態(tài)，實時上報給就地監(jiān)控系統(tǒng)，完成與就地監(jiān)控系統(tǒng)的通信。圖2和圖3分別是CSC和SBMU的結(jié)構(gòu)框圖。

根據(jù)儲能需要，再由若干個SBMU組成一個MBMU來對整個儲能電池系統(tǒng)的電池進行管理，其中電壓和絕緣檢測模塊是對整個電池系統(tǒng)的總電壓、絕緣狀態(tài)進行檢測，MBMU是對整個電池系統(tǒng)的電池狀態(tài)進行匯總和處理，得到本系統(tǒng)的SOC、故障類型及等級、最大允許充放電電流等狀態(tài)，并與雙向變流器和監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)進行通訊。為了提高系統(tǒng)的可靠性和及時性，MBMU和雙向變流器之間除了CAN總線以外，還增加了保護干接點，在CAN總線保護失效時，通過輸出干接點信號至雙向變流器，使變流器停機，實現(xiàn)變流器與電池之間的物理斷開。

考慮到MBMU傳送到變流器的數(shù)據(jù)主要用于控制，實時性強，因此傳輸?shù)臄?shù)據(jù)僅限于控制數(shù)據(jù)，包括系統(tǒng)最高單體電池電壓、系統(tǒng)最低單體電池電壓、系統(tǒng)最高溫度、系統(tǒng)SOC、系統(tǒng)最大允許充電電流、系統(tǒng)最大允許放電電流、系統(tǒng)故障代碼等；而為了實現(xiàn)電池運行過程狀態(tài)的全方位監(jiān)控和記錄，MBMU傳送到監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)的數(shù)據(jù)更為詳盡，包括所有單體電池電壓、溫度、各箱電池工作電流、各箱電池SOC、各箱電池最高單體電池電壓及位置、各箱電池最低單體電池電壓及位置、各箱電池最高溫度及位置、各箱電池最低溫度及位置、各箱電池故障代碼、各箱電池最大允許充放電電流、各箱電池工作模式（在線模式或者離線模式）等詳細 數(shù)據(jù)。

BMS 的通訊主要分為內(nèi)部通訊和外部通訊。外部通訊指BMS與上層監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)的通訊，目前采用IEC104 協(xié)議。內(nèi)部通訊指BMS中各個模塊之間的通訊，目前采用可靠性高抗干擾能力強的CAN通訊接口。

依據(jù)儲能系統(tǒng)的需求，BMS的軟件設(shè)計可劃分成如下幾個任務(wù)：啟動任務(wù)；總電壓采集任務(wù)；總電流采集任務(wù)；溫度采集任務(wù)；絕緣檢測任務(wù)；SOC 估計任務(wù)；變流器數(shù)據(jù)接收任務(wù)；變流器充放電控制任務(wù)；監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)數(shù)據(jù)接收和發(fā)送任務(wù)；數(shù)據(jù)分析任務(wù)；通訊任務(wù)；多級報警任務(wù)和空閑任務(wù)等。

2 電池管理系統(tǒng)的主要功能

儲能用鋰離子電池管理系統(tǒng)包含有數(shù)據(jù)檢測功能、統(tǒng)計存儲功能、運行參數(shù)設(shè)定功能、充放電管理功能、通信功能、報警功能、電池系統(tǒng)保護、電池系統(tǒng)容量標(biāo)定及SOC估計功能、熱管理功能、電池均衡管理功能、高壓管理功能、絕緣檢測功能等多個功能模塊[5-6]。其中，單體電池數(shù)據(jù)檢測、電池狀態(tài)估計功能和均衡管理功能是目前電池管理系統(tǒng)研究的熱點，本文主要就這三方面的實現(xiàn)策略進行討論。

2.1 單體電池數(shù)據(jù)檢測功能

單體電池工作數(shù)據(jù)的檢測主要是電壓和溫度兩個方面，由BMS中的CSC完成，其中溫度是BMS對電池進行熱管理和安全保護的依據(jù)。當(dāng)CSC檢測到電池溫度超過最優(yōu)工作溫度區(qū)間或電池溫差大時，就控制風(fēng)機開啟，對本箱電池進行熱管理，直到電池工作溫度和溫差恢復(fù)到設(shè)計范圍。單體電池的電壓不但是電池的優(yōu)劣狀況的最好體現(xiàn)，也是初步估計電池SOC的重要參考依據(jù)。單體電池電壓檢測的難點主要有兩點：① 儲能系統(tǒng)中的電池數(shù)量巨大，需要很多通道來完成單體電池的電壓檢測。當(dāng)進行電壓測量時會產(chǎn)生累積電動勢，同時每個單體電池的累積電動勢都不相同，并且沒有一個統(tǒng)一的辦法來消除這種累積電動勢，這就給電池檢測電路的設(shè)計帶來一定的困難；② 單體電池的測量精度要求很高，這是因為電池SOC的估計精度與電池參數(shù)的測量精度關(guān)系比較大。以磷酸鐵鋰電池為例，如圖4所示，因為磷酸鐵鋰電池的開路電壓曲線（open circuit voltage，OCV）比較平緩，相對應(yīng)于單體電池電壓每1 mV的變化，其SOC估計誤差最大可以達到4%。因此單體電池的電壓測量需要很高的精度[7-8]。但考慮到BMS的成本，大多數(shù)BMS廠商并不愿意使用高精度的電壓和電流測量設(shè)備。

圖4 25 ℃下磷酸鐵鋰電池的OCV曲線和每mV電壓下的SOC變化趨勢圖[4-5] Fig.4 OCV curves and the SOC variation per mV voltage of LiFePO4[4-5] measured under 25 ℃ 本文所論述的單體電池數(shù)據(jù)檢測方案采用了比較成熟的凌特公司電池監(jiān)測芯片LTC6804，該芯片最多可測12個串聯(lián)鋰離子電池的電壓，可堆疊式架構(gòu)實現(xiàn)高電壓電池組的監(jiān)測，每個電池輸入均具有一個相關(guān)聯(lián)的MOSFET開關(guān)，用于對任何過充電池進行放電（100 mA）。每個LTC6804具有一個可單獨尋址的串行接口，允許把多個LTC6804聯(lián)接到一個控制處理器上實現(xiàn)同時運作。圖5示出了利用LTC6804進行單體電池數(shù)據(jù)檢測的原理電路圖。利用這種監(jiān)測芯片，本文介紹的儲能用鋰離子電池管理系統(tǒng)的檢測精度，電壓為2 mV，溫度為0.5 ℃，可以滿足目前的實際需要。 圖5 單體電池數(shù)據(jù)檢測的原理電路圖 Fig.5 The circuit diagram of the cell data acquisition 2.2 電池SOC的估計功能 鋰離子電池組的SOC是電池電量的直接反映，是鋰離子電池組最主要的狀態(tài)參數(shù)，它不僅提供了實際儲能系統(tǒng)的當(dāng)前存儲（剩余）能量的重要信息，還為鋰離子電池的使用、管理和維護提供重要依據(jù)。 在過去的研究中，學(xué)者們提出了許多種經(jīng)典的SOC估計方法，每種方法都有各自的適用范圍?？紤]鋰離子電池的放電特性，目前研究和采用較多的SOC 估計方法主要有：安時積分法、開路電壓法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法和卡爾曼濾波法等[8-10]。這些方法各有優(yōu)缺點，也都有各自的應(yīng)用領(lǐng)域，具體的特性比較見表1。 朱熹對于“心”“性”之間的關(guān)系與胡宏大有不同。胡宏認為，性就是天道、天命，甚至可以說是萬物中最高的本體;性還涵蓋了萬理，義理的性和生理的性是其兩大重要組成部分。性、心、情三者之間的關(guān)系在朱熹看來可以用水來形容:“心譬水也。性，水之理也。性所以立乎水之靜;情所以行乎水之動;欲則水之流而至于濫也?！倍臧研?、心、情之間的關(guān)系描述成:性就相當(dāng)于是水，水的下面就是心，水的波瀾就是情，水的波浪就是欲。朱熹認為，心包括“性”與“情”，胡宏則主張“性體心用”。心包括“性”“情”的這個心指的是“氣”，這個“性”即是理;“性體心用”的“心”與“性”的概念和內(nèi)容是一樣的，不同在于性是主體，心是表現(xiàn)。 表1 鋰離子電池SOC估計算法的比較[11-12] Table 1 Comparison of the SOC estimation methods[11-12] 在實際估算SOC時，即要考慮SOC估算值的精確性，也要考慮算法實現(xiàn)的難易程度、計算量的大小和對電池管理系統(tǒng)造成的負荷。采用卡爾曼濾波法和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法雖然能得到較高的精度，但是算法設(shè)計難度較大，需要大量的計算，電池管理系統(tǒng)的處理負荷也大。因此，本文認真總結(jié)了以上幾種SOC估算方法的優(yōu)缺點，將安時積分法與開路電壓法結(jié)合，采用改進的安時積分法，依靠高精度的模擬量采集和大容量歷史數(shù)據(jù)存儲等功能，同時考慮溫度、充放電效率、自放電、SOH等對電池容量的影響，參考當(dāng)前OCV曲線和歷史負載電壓曲線，結(jié)合外特性試驗建立的數(shù)值模型設(shè)定SOC估算策略，對鋰離子電池的SOC進行估算。 具體的估算方法為在初始時刻t0釆用開路電壓法估算SOC初始值雙SOC0，根據(jù)影響初始值的溫度、放電倍率和循環(huán)壽命等主要因素修正SOC0，修正系數(shù)為：K0=KT×KM×KS，其中KT、KM、KS分別為溫度影響因子、充放電倍率和循環(huán)壽命影響因子。在到t1時刻采用安時積分法，計算公式為，其中CN為額定容量；i(t)為電池電流。根據(jù)t0到t1時刻SOC的影響因素對上述安時積分法的結(jié)果進行修正，修正系數(shù)為：K0=KT×KI×KR，其中KT、KI、KR分別為溫度影響因子、充放電電流影響因子和電池容量影響因子；KI在充電時為負，放電時為正。 此時，t1時刻電池SOC的估算值SOC1為： 式中,分別為磁鏈和轉(zhuǎn)矩的給定值,ψsN,TeN分別為磁鏈和轉(zhuǎn)矩的額定值,kψ,kT為磁鏈和轉(zhuǎn)矩的權(quán)重因子,通過選擇適當(dāng)?shù)膋ψ和kT可以靈活實現(xiàn)對磁鏈和轉(zhuǎn)矩的控制.由式(16)分別計算8個電壓矢量對應(yīng)的價值函數(shù)J,通過比較可得到使價值函數(shù)最小的電壓矢量,即最優(yōu)電壓矢量. （1） 其中，K0為初始值修正系數(shù)，KI為安時積分法計算值修正系數(shù)，CN為電池額定容量。最后，要定時對SOC的初始值進行校正。這是因為一方面SOC的初始值大都在10%～95%開始估算，另一方面如果電池的靜置時間不足，也會導(dǎo)致電壓不能及時恢復(fù), 采用開路電壓法時，就會存在一定的誤差且這個誤差不易消除。因此，就需要在估算一定的時間范圍內(nèi)對SOC的初值進行校正，校正的方法是把電池充滿或放空，靜置一定的時間，然后再采用開路電壓法對SOC初始值進行重新估算。 按照上述的SOC估算方法，本文所研究的電池管理系統(tǒng)針對儲能中的某3并16串的磷酸鐵鋰電池箱進行試驗，試驗方案如圖6所示，高低溫箱設(shè)定為恒溫25℃，充放電方式為恒流充放電和脈沖充放電模式。 液體肥能夠與節(jié)水節(jié)肥技術(shù)配套使用。大部分企業(yè)關(guān)注了肥，卻不太關(guān)注水。過量灌溉是目前水肥一體化過程中最突出的問題。當(dāng)水肥結(jié)合時候風(fēng)險非常大，肥料利用率降低，效果也變差了。 圖6 試驗方案示意圖 Fig.6 The schematic diagram of experimental scheme 下文是按照恒流充電測試和脈沖充放電測試得到的測試數(shù)據(jù)和結(jié)果分析。圖7是在以恒流100 A連續(xù)充電方式下SOC計算值曲線圖。 圖7100A連續(xù)充電下的SOC計算值曲線 Fig.7 The SOC value curve of constant current charging at 100 A 圖7中，SOC為電池管理系統(tǒng)計算得到的SOC值，I為電池管理系統(tǒng)的檢測電流，V為電池箱端電壓，SOC_A·h為通過充放電設(shè)備的輸出A·h累積所得到的理論SOC。在充電開始前，以固定100 A放電電流對電池箱放電到截止條件后靜置30 min，啟動系統(tǒng)得到此時的SOC計算值為3.2%。以恒定100 A的電流對電池組充電，整個充電過程持續(xù)3小時28分39秒，充放電設(shè)備輸出總A·h數(shù)為348.5 A·h。表2為充放電設(shè)備輸出不同A·h數(shù)時所對應(yīng)的SOC估算值。 表2 充放電設(shè)備輸出不同A·h數(shù)時所對應(yīng)的SOC估算值 Table 2 The SOC estimating value corresponding to the different A·h of the charging and discharging device 在充電完畢后，靜置電池組16 h后，測量電池組總電壓為53.44 V，平均單節(jié)電池電壓為3.34 V，通過查表可以得出此時的SOC等于95%。因此在一個充電循環(huán)結(jié)束后SOC的計算誤差為 DSOC=97.2%-95%=2.2%。 圖8是以0.3 C進行分段充電的SOC曲線圖。 圖8 0.3 C分段充電電流測試曲線 Fig.8 The test curve of stepped charging at 0.3 C 在這個充電過程中，SOC為電池管理系統(tǒng)的計算值，每一次充電結(jié)束的依據(jù)是充放電設(shè)備輸出的安時數(shù)達到36 A·h，由于第一次充電時初始SOC為4.6%，因此第一次充電時輸出的安時數(shù)為19.44 A·h，最后一次由于達到充電截止條件，因此充放電設(shè)備輸出的安時數(shù)為30.71 A·h。本次測試中計算SOC與安時數(shù)的對應(yīng)關(guān)系見表3。 3.仔豬下痢。因母豬奶水不足或過濃，乳質(zhì)突變或品質(zhì)差，易造成下痢而死亡；新生仔豬鐵的貯存量很少，乳汁中鐵的含量很低，仔豬常因缺鐵造成食欲減退、貧血、抵抗力下降、生長停滯，導(dǎo)致下痢死亡。舍內(nèi)衛(wèi)生狀況差，天氣驟變或舍內(nèi)潮濕，場內(nèi)有傳染性致痢的病史，沒有嚴格消毒，仔豬易下痢死亡。仔豬補飼具有重要作用，不根據(jù)仔豬的生理特點和特殊要求進行補飼，常引起仔豬下痢。 表3 SOC計算值和安時數(shù)的對應(yīng)關(guān)系表 Table 3 The SOC estimating value corresponding to the different A·h 從表3中可以看出，當(dāng)輸入36 A·h的能量時，SOC的增量平均為9.35%。其它能量以其它形式損失。適當(dāng)調(diào)整影響損失能量的系統(tǒng)參數(shù)，建立精確的系統(tǒng)模型，就可以得到更加符合實際系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，從而提高系統(tǒng)的計算精度。 通過上面兩個實驗的測試結(jié)果可以看出，在連續(xù)充電模式下，SOC的計算值與實際SOC的誤差為+2.2%，滿足實際需求的SOC估算精度指標(biāo)。在分段充電模式下，在每個SOC平臺階段的計算值都低于實際輸入的安時數(shù)，這符合電池的充電特性，即輸入的安時數(shù)一部分以能量形式存儲，小部分以其它形式損耗。由于存在能量損耗，連續(xù)充電模式下的估算結(jié)果，實際的SOC會低于按照安時法計算得出的SOC5%左右，也滿足實際應(yīng)用的需求。 2.3 均衡方法 當(dāng)鋰電池串聯(lián)使用時，由于各單節(jié)鋰電池內(nèi)部特性的不一致，會導(dǎo)致各節(jié)鋰電池充放電的不一致。當(dāng)其中的一節(jié)電池性能惡化時，整個電池組的行為特征都會受到此電池的限制，降低整體電池組性能。為使鋰電池組能夠最大程度地發(fā)揮其優(yōu)越性能，必須要對鋰電池在充放電時進行實時監(jiān)控，對電池間的不一致性進行均衡處理，能夠削平電池間的差異，使電池保持較好的一致性，達到延長電池壽命降低成本的目的。儲能用鋰離子電池均衡管理的方法主要有被動均衡、主動均衡和兩種均衡相結(jié)合的3種方式[13-14]。 交互式作為用戶體驗的一個方面，動態(tài)的效果在網(wǎng)頁編排設(shè)計中不只是頁面上簡單出現(xiàn)的FLASH動畫、躍動的文字、動態(tài)的圖片等，更主要的是與用戶之間的交互性，試圖將用戶的需求通過形變、移位等方法生動有趣的過渡，利用鼠標(biāo)的點擊、滾動效果增添在交互式過程中給用戶帶來的生動趣味。 被動均衡是通過高值電阻將某些電池單元的過剩電量分流消耗的方式，使高電量電池單元與低電量電池單元電量達到均衡的方法。這種方法使用的裝置是電池均衡裝置中最簡單、最經(jīng)濟的，也是目前應(yīng)用最廣的。但其缺點也很明顯，它只能做充電均衡，而且，在充電均衡過程中，多余的能量要作為熱量釋放掉，會造成整個系統(tǒng)效率低下，功耗提高。所以為了防止均衡過程中電池過熱，被動均衡的電流一般都很小，目前大約是幾十毫安。 主動均衡是在充放電過程中，電壓較高的電池電能不是通過電阻消耗掉，而是利用一種主動往復(fù)充電的元件，將電量從一個電池單元轉(zhuǎn)到另一個上，從而實現(xiàn)鋰電池組的均衡充放電的方法。這種方法因為是外接電子元件，所以相對均衡電流比較大，目前可做到幾安。但這種方法因為技術(shù)還不成熟，需要設(shè)計專門的電路來實現(xiàn)，因而會增加成本，減低可靠性，所以還需要進一步的研究。 本文采用一種基于雙向能量轉(zhuǎn)移的均衡架構(gòu)及方法，以電池工作電壓一致作為均衡目標(biāo)，通過平均值計算，達到均衡目的。這種方法是采用高壓雙向DC/DC電路模塊和公共的內(nèi)部12 V電源總線，并通過SBMU單元集中調(diào)度整個電池組串內(nèi)啟動均衡的通道數(shù)量，可以實現(xiàn)電池模組之間的能量轉(zhuǎn)移以及內(nèi)部12 V電源總線與電池組高壓母線之間的能量轉(zhuǎn)移，從而實現(xiàn)整個電池組串內(nèi)部各單體電池之間的均衡和電池模組之間的均衡，對均衡能量實現(xiàn)了有效地回收利用，避免了由于均衡導(dǎo)致的發(fā)熱問題，這種方法可以使主動均衡的電流達到2 A，能起到很好的均衡效果。均衡電路及在試驗過程中均衡24 h的均衡效果如圖9所示。 （a）均衡電路圖 （b）均衡效果圖 圖9 均衡電路和均衡效果圖 Fig.9 The balancing circuit and the balancing results 3 結(jié) 論 本文主要介紹了一種適用于大容量儲能技術(shù)的鋰離子電池管理系統(tǒng)，詳細闡述了該管理系統(tǒng)的各層結(jié)構(gòu)和功能，重點研究了電池管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集功能、SOC估計功能和均衡功能等核心功能，分別提出了各自采取的控制策略，并進行了實驗驗證。實驗結(jié)果表明，利用改進的安時積分法對電池的SOC進行估計，可以提高電池管理系統(tǒng)的SOC估算精度；利用基于雙向能量轉(zhuǎn)移的均衡方法，可以提高儲能電池在運行中的一致性，延長電池的使用壽命。這種電池管理系統(tǒng)可以滿足實際的大容量儲能技術(shù)需要，具有很好的應(yīng)用前景，為進一步研究儲能用電池管理系統(tǒng)提供了一種思路，對于電池管理系統(tǒng)的發(fā)展具有一定的參考價值，有利于大容量儲能系統(tǒng)的進一步推廣應(yīng)用。 翻譯過程中，如果在源語的認知模式中，源認知域與目的認知域的映射關(guān)系不能被目的語認知經(jīng)驗所理解和接受，那么只得依據(jù)其目的認知域，改變譯出語源認知域中的價元，以符合譯入語的認知經(jīng)驗 (王子穎，2015)。也就是說仍使用源認知域進行表達，采用異化譯法，保留源語言中已有的認知概念或表達方式，通過改變目的認知域的價元來匹配源認知域中的隱喻部分，即變價映射。 參 考 文 獻 [1] Zhang Jing（張靜），Yue Fen（岳芬），Yu Zhenhua（俞振華），et al. 2013年儲能政策和產(chǎn)業(yè)盤點[J].Energy Storage Science and Technology（儲能科學(xué)與技術(shù)），2014，3（1）：78-80. 隨著社會逐漸趨向于現(xiàn)代化發(fā)展，國民生活水平得到了快速提高，在此背景下，新聞攝影對新聞質(zhì)量的直接影響也逐漸被大眾所認知。[2]通過高質(zhì)高效的新聞攝影，不僅可體現(xiàn)出我國社會發(fā)展歷程，更可對各領(lǐng)域做出的成果進行記錄及傳播。故新聞攝影自身也具有極高的社會性，對推動社會主義建設(shè)具有積極的作用。 [2] Consulting Group of State Grid Corporation of China to Prospects of New Technologies in Power systems. An analysis of prospects for application of large-scale energy storage technology in power systems[J]. Automation of Electric Power Systems（電力系統(tǒng)自動化），2013，37（1）：3-8，30. 綜上所述，公路工程安全事故的引發(fā)因素包括人員素質(zhì)不足、管理體系存在漏洞、建材存放未滿足相關(guān)要求以及存在設(shè)計缺陷等，這些因素導(dǎo)致公路在施工和運行中都可能產(chǎn)生安全事故。要解決這一問題，可以通過應(yīng)用新型技術(shù)、完善管理制度、提高人員素質(zhì)以及設(shè)立監(jiān)理系統(tǒng)等措施達成目的。 [3] Xu Shouping（許守平），Li Xiangjun（李相?。?，Hui Dong（惠東）. A review of development and demonstration application of large-scale electrochemical energy storage[J]. Electric Power Construction（電力建設(shè)），2013，34（7）：73-80. [4] Jiang Jiuchun（姜久春）.電池管理系統(tǒng)的概況和發(fā)展趨勢[J]. Advanced Materials Industry（新材料產(chǎn)業(yè)），2007，（8）40-43. [5] Arai J，Yamauchi S，Yamauchi S，et al. Development of a high power lithium secondary battery for hybrid electric vehicles[J]. 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Control and Decision（控制與決策），2010，25（3）：414-417. 即使再平凡不過的黑發(fā)，我也覺得她的發(fā)色格外烏黑柔順，而發(fā)絲在她白皙臉龐畫下的線條也特別迷人，像工筆國畫。 [14] Li Na（李娜），Bai Kai（白愷），Chen Hao（陳豪），et al. Summary of equalization for LiFePO4 Li-ion batteries[J]. North China Electric Power（華北電力技術(shù)），2012（2）：60-65. A Li-ion battery management system for large-capacity energy storage XU Shouping, HOU Chaoyong, YANG Shuili （China Electric Power Research Institute, Beijing 100192, China） Abstract：With having many advantages, Li-ion battery has become the key research topics for large capacity storage. Lithium ion battery management system must be designed to maintain the battery safety operation and prolong its cycle life. This paper proposes a new hierarchical management strategy for Li-ion battery, which may monitor and manage the cells, battery packs and the energy storage subsystem. At the same time, it discusses the structure and function of each layer and introduces the main function of the Li-ion battery management system, especially the cell data acquisition part, state-of-charge estimation and the balancing part. They are verified by the experiments. The experimental results show that the system can meet the need of the energy storage system, realized the high precision of state-of-charge estimation and the balancing management function of Li-ion battery. It provides a technical solution for managing large capacity lithium ion battery energy storage system and a good application prospect. Key words：energy storage technology; battery management system; data acquisition ; state-of- charge; balancing management doi： 10.3969/j.issn.2095-4239.2016.01.008 中圖分類號：TM 911 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-4239（2016）01-069-09 收稿日期：2015-07-02；修改稿日期：2015-12-02。 基金項目：國家電網(wǎng)公司科技項目（DG71-15-038）。 第一作者：許守平（1978—），男，高級工程師，研究方向為電能存儲與轉(zhuǎn)換技術(shù)，E-mail：bryan_xsp@126.com；通訊聯(lián)系人：侯朝勇，高級工程師，研究方向為電能存儲與轉(zhuǎn)換技術(shù)，E-mail：houchaoyong@epri.sgcc.com.cn。