鋰離子電池SOC是如何計算的?哪些因素會影響SOC?
化學(xué)法應(yīng)用范圍十分狹窄,僅適用于能接觸到電解液的電池。例如非密封式鉛酸電池,通過測定其電解液的PH值與密度來確定其荷電狀態(tài)。
電壓法通過對比已知的充放電電壓荷電狀態(tài)曲線,將電壓值轉(zhuǎn)換為電池的荷電態(tài)值,適用于電壓隨SOC變化較大的鉛酸電池和鎳氫電池等傳統(tǒng)電池。鋰離子電池的電壓往往比較穩(wěn)定,電壓隨荷電狀態(tài)變化的幅度很小,且電池電壓受電流、溫度、壽命的影響非常大,導(dǎo)致通過電壓變化估測電池SOC的方法非常不準(zhǔn)確。電壓法可以通過引入電流、溫度修正系數(shù)的方法提高精確度,但精確度依然不高??傮w來說,方法簡單,實現(xiàn)容易,成本低,但精度極差。
電化學(xué)阻抗法有交流內(nèi)阻和直流內(nèi)阻之分,它們都與電池荷電狀態(tài)有密切關(guān)系。電池交流阻抗是電池電壓與電流之間的傳遞函數(shù),是一個復(fù)數(shù)變量,表示電池對交流電的反抗能力,要用交流阻抗儀來測量。電池交流阻抗受溫度影響大,是在電池處于靜置后的開路狀態(tài)還是在電池充放電過程中進行交流阻抗測量,存在爭議。直流內(nèi)阻表示電池對直流電的反抗能力,在實際測量中,將電池從開路狀態(tài)開始恒流充電或放電,相同時間內(nèi)負(fù)載電壓和開路電壓的差值除以電流值就是直流內(nèi)阻。對于鉛蓄電池在放電后期,直流內(nèi)阻明顯增大,可用來估計電池荷電狀態(tài);鎳氫電池和鋰離子電池直流內(nèi)阻變化規(guī)律與鉛蓄電池不同,應(yīng)用較少。
電流積分法又稱為安時積分法或庫倫計數(shù),通過將電池電流對時間進行積分來計算電池的荷電狀態(tài)。這種方法對于計算電池放出的電量有一定的準(zhǔn)確度,但缺乏參照點,不能計算電池的初始SOC,也無法預(yù)測電池因為自放電而產(chǎn)生的容量衰減。除此之外,電流積分法的誤差具有累積性,會隨著時間的增加而逐漸增大。而且電池充放電效率的確定也需要有大量的實驗數(shù)據(jù)建立起經(jīng)驗公式,對SOC的可靠性也有一定的影響。因此,采用這種方法時常常需要定期對電池荷電狀態(tài)進行重新標(biāo)定。
卡爾曼濾波法的核心思想,是對動力系統(tǒng)的狀態(tài)做出最小方差意義上的最優(yōu)估計??柭鼮V波法將電池被看成一個動力系統(tǒng),電池荷電狀態(tài)是系統(tǒng)的一個內(nèi)部狀態(tài)。估計電池荷電狀態(tài)算法的核心,是一套包括電池荷電狀態(tài)估計值和反映估計誤差的、協(xié)方差矩陣的遞歸方程,協(xié)方差矩陣用來給出估計誤差范圍。該方法適用于各種電池,尤其是電池電流波動比較劇烈的混合動力電動汽車電池的荷電狀態(tài)的估計。
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法,能夠模擬電池動態(tài)特性,來估計電池荷電狀態(tài),適用于各種電池,缺點是需要大量的參考數(shù)據(jù)進行訓(xùn)練,估計誤差受訓(xùn)練數(shù)據(jù)和訓(xùn)練方法的影響很大。
















