SOC估計

 

荷電狀態(tài)的估計主要包括放電實驗法、電流表法、開路電壓法、內(nèi)阻法、線性模型法、卡爾曼濾波法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法。

 

放電測試方法

 

目標(biāo)電池連續(xù)放電，直到電池的截止電壓，放電過程中所用的時間乘以放電電流的值，即電池的剩余容量。該方法相對簡單、可靠，對不同類型電池的檢測結(jié)果更準(zhǔn)確、有效。有兩個主要的缺點。首先，測試過程花費大量時間。其次，該方法需要將電池從電動汽車中取出，因此不能用于計算工作狀態(tài)下的電池。

 

2安培時計(電流積分法、安培時積分法)

 

電池在不同電流下的放電量等于一定電流下的放電量。主要思想是標(biāo)致方程。這種方法相對簡單，只關(guān)注系統(tǒng)的外部特征。在電量估算中，只考慮進(jìn)出的電量。但是，這種方法并沒有得到電池內(nèi)部SOC與放電的關(guān)系，只是記錄了充放電量，這樣會導(dǎo)致SOC的累積誤差，導(dǎo)致精度較低，而且這種方法不能確定電池的初始值。

 

開路電壓法

 

根據(jù)電池開路電壓與電池內(nèi)部鋰離子濃度的變化關(guān)系，間接擬合出電池開路電壓與電池內(nèi)部鋰離子濃度的一一對應(yīng)關(guān)系。需要以固定的放電速率(通常為1c)對充滿電的電池進(jìn)行放電，根據(jù)放電過程得到ocv與SOC的關(guān)系曲線。在實際運行中，SOC是由電壓決定的，對所有電池都有效。然而，有兩個缺陷。首先，在測量ocv之前，必須讓目標(biāo)電池靜置1小時以上，使電解液均勻分布在電池內(nèi)部，從而獲得穩(wěn)定的端電壓。其次，雖然電池在不同溫度、不同壽命周期下的開路電壓是相同的，但實際的SOC差異可能很大，因此這種方法的測量結(jié)果在長期運行中并不能保證完全準(zhǔn)確。因此，它不適合操作電池。

 

4內(nèi)部阻力

 

以不同頻率的交流激勵電池，測量電池內(nèi)部的交流電阻，根據(jù)所建立的計算模型得到電池的荷電狀態(tài)估計。該方獲得的充電狀態(tài)反映了電池在一定恒流條件下的SOC值。由于SOC與內(nèi)阻之間不存在一一對應(yīng)關(guān)系，不可能通過數(shù)學(xué)模型準(zhǔn)確地建模。因此，這種方法很少用于電動汽車。

 

線性模型方法

 

該方法基于SOC變化、電流、電壓和前一時刻的SOC值，建立線性模型，適用于低電流、SOC變化緩慢的情況，對測量誤差和誤差的初始條件具有很強的魯棒性。理論上可以應(yīng)用于不同階段的不同電池，但目前僅適用于鉛酸電池。由于SOC與電流、電壓的關(guān)系并不普遍，其對其他電池的適用性以及變流情況下的估計效果有待進(jìn)一步研究。

 

卡爾曼濾波方法

 

其主要思想是在最小方差意義下對動力系統(tǒng)進(jìn)行最優(yōu)估計。該方法可應(yīng)用于電池片荷電狀態(tài)的估計，并可根據(jù)最小均方誤差原理對復(fù)雜系統(tǒng)的估計進(jìn)行優(yōu)化。預(yù)測-測量-校正模式，消除干擾和偏差。然而，它有以下兩個缺點。首先，SOC估計的準(zhǔn)確性在很大程度上取決于電池模型的準(zhǔn)確性。如果模型不準(zhǔn)確，估計結(jié)果可能不可靠。其次，該方法涉及的算法非常復(fù)雜，計算量大，所需計算周期長，需要單片機(jī)的計算能力高。