隨著自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)和制造設(shè)施的迅速發(fā)展，謹(jǐn)慎控制過(guò)程中的每個(gè)組件至關(guān)重要。即使是短暫的停機(jī)也會(huì)造成嚴(yán)重影響。自主移動(dòng)機(jī)器人和自動(dòng)導(dǎo)引車在該生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用，需要實(shí)施精確的監(jiān)控和故障安全系統(tǒng)。另一個(gè)重點(diǎn)是有效監(jiān)控電池，以便優(yōu)化電池性能并延長(zhǎng)電池的整體壽命，從而最大限度減少不必要的浪費(fèi)，保護(hù)寶貴的資源。本文將簡(jiǎn)要介紹一些用于提高電池效率的重要指標(biāo)，以及為這些應(yīng)用選擇電池管理系統(tǒng)時(shí)需要考慮的關(guān)鍵因素。

在自主移動(dòng)機(jī)器人(AMR)時(shí)，選擇合適的電池包及其配套的電池管理系統(tǒng)(BMS)是一個(gè)關(guān)鍵決策。在工廠和倉(cāng)庫(kù)等緊密集成的環(huán)境中，每一秒鐘的運(yùn)行都至關(guān)重要，確保所有組件能夠安全可靠地正常運(yùn)轉(zhuǎn)則是重中之重。BMS解決方案能夠準(zhǔn)確測(cè)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(cè)量結(jié)果后，便可以準(zhǔn)確計(jì)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(dòng)機(jī)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(shí)，請(qǐng)務(wù)必考慮能夠提供過(guò)充保護(hù)和過(guò)流檢測(cè)的BMS技術(shù)。

BMS是一個(gè)電子系統(tǒng)，可用于密切監(jiān)控電池包和/或其各個(gè)電池單元的各種參數(shù)。對(duì)實(shí)現(xiàn)電池的最大可用容量并確保安全及可靠運(yùn)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?yàn)楣こ處熖峁┯袃r(jià)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(shí)時(shí)反映電池的剩余電量和工作狀態(tài)。SoC不能直接測(cè)量，通常通過(guò)電池端電壓、充放電電流及內(nèi)阻等參數(shù)來(lái)估算?12。

?放電深度(DoD)?是指電池在使用過(guò)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(zhǎng)電池的使用壽命。例如，將DoD控制在30%-80%之間，可以顯著延長(zhǎng)電池的使用壽命?12。

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

?SoC?：在電動(dòng)汽車和其他電池系統(tǒng)中，SoC的準(zhǔn)確估算對(duì)于提高電池利用率、防止過(guò)充過(guò)放、延長(zhǎng)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(shí)現(xiàn)對(duì)電池狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和管理?2。

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

?SoH?：通過(guò)監(jiān)測(cè)SoH，可以預(yù)測(cè)電池何時(shí)需要更換，優(yōu)化電池的使用和維護(hù)策略，提高系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性?。

電池容量是指電池在一定條件下能夠儲(chǔ)存或釋放的電能總量，通常以安時(shí)(Ah)或千瓦時(shí)(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(shí)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(biāo)明的在額定工作條件下能長(zhǎng)期持續(xù)工作的容量;實(shí)際容量則受多種因素影響，通常小于額定容量。

儲(chǔ)能電池的額定電壓是指其設(shè)計(jì)或標(biāo)稱的工作電壓，通常以伏特(V)為單位。不同類型的儲(chǔ)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(chǔ)能電池模組由單體電芯通過(guò)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(biāo)，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(shí)，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(chǎng)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(cè)、電池單元老化以及剩余運(yùn)行時(shí)間。

SoC表示充電狀態(tài)，定義為相對(duì)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(duì)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(biāo)相反，定義為相對(duì)于電池額定容量(Crated)的電池已放電百分比(Creleased)。

鋰離子動(dòng)力電池在充放電過(guò)程中，其內(nèi)部會(huì)發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng)。通過(guò)這些反應(yīng)，我們能夠解釋電池容量衰減的原因。在充電過(guò)程中，正極的鋰金屬氧化物釋放出鋰離子，這些鋰離子穿過(guò)隔膜，移動(dòng)到負(fù)極。相反，在放電時(shí)，鋰離子從負(fù)極脫嵌，返回至正極。隨著充放電的進(jìn)行，電池內(nèi)部電極的活性材料和鋰離子會(huì)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(dòng)力電池的持續(xù)使用，其容量會(huì)逐漸不可逆地衰退。電池的容量衰退受循環(huán)壽命和時(shí)間壽命的影響。極端環(huán)境下的使用會(huì)顯著降低電池壽命，如在低溫條件下使用的電池，可能會(huì)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?cè)谑褂秒妱?dòng)汽車時(shí)，需要考慮電池的狀態(tài)和使用環(huán)境以延長(zhǎng)其使用壽命。電池Pack內(nèi)的每個(gè)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(guò)程中，我們需要盡可能地挑選電壓和容量相近的電池來(lái)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(shí)際使用中的差異，適當(dāng)?shù)木饧夹g(shù)和定期的維護(hù)顯得尤為重要。通過(guò)專業(yè)的均衡技術(shù)和維護(hù)，能夠減小電池性能差異，確保電池組的高效運(yùn)行和長(zhǎng)壽命。

在電動(dòng)汽車的運(yùn)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(shí)是恒定的，但影響電動(dòng)車?yán)m(xù)駛里程的并非僅僅是動(dòng)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(huì)隨著工作狀況和外部環(huán)境的變化而變化。通過(guò)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。