隨著自動化倉庫和制造設(shè)施的迅速發(fā)展，謹慎控制過程中的每個組件至關(guān)重要。即使是短暫的停機也會造成嚴重影響。自主移動機器人和自動導(dǎo)引車在該生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用，需要實施精確的監(jiān)控和故障安全系統(tǒng)。另一個重點是有效監(jiān)控電池，以便優(yōu)化電池性能并延長電池的整體壽命，從而最大限度減少不必要的浪費，保護寶貴的資源。本文將簡要介紹一些用于提高電池效率的重要指標，以及為這些應(yīng)用選擇電池管理系統(tǒng)時需要考慮的關(guān)鍵因素。

在自主移動機器人(AMR)時，選擇合適的電池包及其配套的電池管理系統(tǒng)(BMS)是一個關(guān)鍵決策。在工廠和倉庫等緊密集成的環(huán)境中，每一秒鐘的運行都至關(guān)重要，確保所有組件能夠安全可靠地正常運轉(zhuǎn)則是重中之重。BMS解決方案能夠準確測量電池的充電和放電，從而最大限度提高可用容量。此外，獲得精確的測量結(jié)果后，便可以準確計算充電狀態(tài)(SoC)和放電深度(DoD)，這些重要參數(shù)有助于提高移動機器人工作流程的智能程度。這些系統(tǒng)的安全性同樣重要，在為這些應(yīng)用選擇系統(tǒng)時，請務(wù)必考慮能夠提供過充保護和過流檢測的BMS技術(shù)。

BMS是一個電子系統(tǒng)，可用于密切監(jiān)控電池包和/或其各個電池單元的各種參數(shù)。對實現(xiàn)電池的最大可用容量并確保安全及可靠運行而言，BMS至關(guān)重要。高效的系統(tǒng)不僅能夠以安全的方式優(yōu)化電池的可用容量，還能夠為工程師提供有價值的參數(shù)，例如電池單元電壓、SoC、DoD、健康狀態(tài)(SoH)、溫度和電流，所有這些參數(shù)均有助于使系統(tǒng)發(fā)揮優(yōu)異性能。

?荷電狀態(tài)(SoC)?表示電池的剩余電量占其總?cè)萘康陌俜直?。SoC的取值范圍為0到1，其中0表示電池完全放電，1表示電池完全充滿。SoC是電池管理系統(tǒng)(BMS)中最重要的參數(shù)之一，用于實時反映電池的剩余電量和工作狀態(tài)。SoC不能直接測量，通常通過電池端電壓、充放電電流及內(nèi)阻等參數(shù)來估算?12。

?放電深度(DoD)?是指電池在使用過程中放出的電量占其額定容量的百分比。DoD越深，電池的循環(huán)壽命通常越短。合理控制放電深度可以延長電池的使用壽命。例如，將DoD控制在30%-80%之間，可以顯著延長電池的使用壽命?12。

?健康狀態(tài)(SoH)?是指電池在使用一段時間后的性能參數(shù)與標稱參數(shù)的比值。根據(jù)IEEE標準，當電池充滿電時的容量低于額定容量的80%時，通常認為電池健康狀態(tài)較差，需要更換。SoH是評估電池老化程度和剩余使用壽命的重要指標。通過測量電池的當前最大容量并與原始容量進行比較，可以得到SoH值，從而評估電池的健康狀態(tài)?12。

?SoC?：在電動汽車和其他電池系統(tǒng)中，SoC的準確估算對于提高電池利用率、防止過充過放、延長電池壽命以及保證系統(tǒng)安全性具有重要意義。BMS通常包含SoC估算功能，以實現(xiàn)對電池狀態(tài)的實時監(jiān)測和管理?2。

?DoD?：合理控制放電深度可以延長電池的使用壽命，減少維護成本。在實際應(yīng)用中，通常建議將DoD控制在30%-80%之間?2。

?SoH?：通過監(jiān)測SoH，可以預(yù)測電池何時需要更換，優(yōu)化電池的使用和維護策略，提高系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟性?。

電池容量是指電池在一定條件下能夠儲存或釋放的電能總量，通常以安時(Ah)或千瓦時(kWh)為單位。例如，48V100Ah的電池表示其容量為4.8kWh。電池容量可分為實際容量、理論容量與額定容量。理論容量代表最理想狀態(tài)下的電池容量;額定容量是設(shè)備上標明的在額定工作條件下能長期持續(xù)工作的容量;實際容量則受多種因素影響，通常小于額定容量。

儲能電池的額定電壓是指其設(shè)計或標稱的工作電壓，通常以伏特(V)為單位。不同類型的儲能電池具有不同的額定電壓，如鋰離子電池一般為3.6V/3.7V。

儲能電池模組由單體電芯通過并串聯(lián)而成，并聯(lián)增加容量但電壓不變，串聯(lián)則電壓倍增但容量不變。

充放電倍率是衡量電池充放電能力快慢的指標，其單位通常為C。充放電倍率等于充放電電流除以額定容量。例如，額定容量為100Ah的電池用15A放電時，其放電倍率為0.15C。

充放電倍率直接影響電池的連續(xù)電流和峰值電流能力，從而影響電池在快速充放電場景下的性能表現(xiàn)。

SoC、DoD和SoH是BMS中常用的一些參數(shù)，用于確定系統(tǒng)是否健康、早期故障檢測、電池單元老化以及剩余運行時間。

SoC表示充電狀態(tài)，定義為相對于電池總?cè)萘康碾姵爻潆娝?。SoC通常以百分比表示，其中0% = 空，100% = 充滿。

SoH表示健康狀態(tài)，定義為相對于電池額定容量(Cmax)的電池最大可釋放容量(Cmax)。

DoD表示放電深度，與SoC指標相反，定義為相對于電池額定容量(Crated)的電池已放電百分比(Creleased)。

鋰離子動力電池在充放電過程中，其內(nèi)部會發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng)。通過這些反應(yīng)，我們能夠解釋電池容量衰減的原因。在充電過程中，正極的鋰金屬氧化物釋放出鋰離子，這些鋰離子穿過隔膜，移動到負極。相反，在放電時，鋰離子從負極脫嵌，返回至正極。隨著充放電的進行，電池內(nèi)部電極的活性材料和鋰離子會逐漸消耗，從而導(dǎo)致電池容量、充放電功率等性能的衰退。

隨著動力電池的持續(xù)使用，其容量會逐漸不可逆地衰退。電池的容量衰退受循環(huán)壽命和時間壽命的影響。極端環(huán)境下的使用會顯著降低電池壽命，如在低溫條件下使用的電池，可能會因鋰離子晶體的形成而導(dǎo)致容量迅速下降。這些都警示我們在使用電動汽車時，需要考慮電池的狀態(tài)和使用環(huán)境以延長其使用壽命。電池Pack內(nèi)的每個電池常常存在容量和剩余電量的差異。這種情況是電池制造及工作環(huán)境不一致性的結(jié)果。在配組過程中，我們需要盡可能地挑選電壓和容量相近的電池來組成模組以減少這種不一致性。然而，由于電池的不一致性和實際使用中的差異，適當?shù)木饧夹g(shù)和定期的維護顯得尤為重要。通過專業(yè)的均衡技術(shù)和維護，能夠減小電池性能差異，確保電池組的高效運行和長壽命。

在電動汽車的運行中，剩余能量與車輛的續(xù)駛里程密切相關(guān)。剩余能量與電池所能釋放的最大能量緊密相關(guān)，受工作狀況和外部環(huán)境條件的影響。即便電池所攜帶的化學(xué)能量在剩余電量一定時是恒定的，但影響電動車續(xù)駛里程的并非僅僅是動力電池的剩余電量。真正關(guān)鍵的是電池Pack能夠?qū)ν廨敵龅哪芰?。在這一前提下，電池Pack釋放的最大能量會隨著工作狀況和外部環(huán)境的變化而變化。通過以上分析，可以更清晰地理解這些電池狀態(tài)之間的相互關(guān)系，為電池管理提供更為科學(xué)的管理策略和方法。