鋰電池荷電狀態(tài)的估算主要方法介紹
來源：寶鄂實業(yè)
2019-10-15 22:43
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鋰電池電荷狀態(tài)估計主要包括放電實驗法、安培小時測量法、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)絡法。
一。放電試驗方法
目標電池以恒定電流持續(xù)放電，直到電池切斷電壓。放電過程中所用的時間乘以放電電流值，即電池的剩余容量。該方法相對簡單可靠，結(jié)果更為準確，適用于不同類型的電池。主要有兩個缺點：一是測試過程需要花費大量的時間；二是使用這種方法時，需要將電池從電動汽車上取下，因此這種方法不能用于計算電池的工作狀態(tài)。
2安培小時測量法（電流積分法、安培小時積分法）
其主要思想是peukert方程（不懂），即電池在不同電流下的放電容量等于在特定電流下的放電容量。這種方法比較簡單，只關注系統(tǒng)的外部特性，在功率估計中，只關注功率的流入和流出。但該方法沒有從電池內(nèi)部得到soc與放電的關系，只記錄電池的充放電容量，會導致soc積累誤差，結(jié)果精度低，且不能確定電池的初始值。
3開路電壓法
根據(jù)開路電壓（ocv）與鋰離子濃度的關系，間接擬合了ocv與soc的一一對應關系。必須以固定的放電速率（通常為1c）對充滿電的電池進行放電。根據(jù)放電過程，得到了ocv與soc的關系曲線。在實際操作中，soc由電壓決定，電壓對所有電池都有效。然而，有兩個缺陷。首先，目標電池必須在接觸網(wǎng)電壓測量前保持一小時以上，使電池內(nèi)的電解液均勻分布，以獲得穩(wěn)定的終端電壓；其次，當電池處于不同的溫度和不同的壽命周期時，盡管開路電壓相同，實際的soc差異可能很大，長期使用這種方法不能保證測量結(jié)果完全準確。。因此，不適合使用電池。
4內(nèi)阻法
用不同頻率的交流電激勵電池，測量電池的內(nèi)部交流電阻，并用建立的計算模型估算電池的soc。該方法得到的充電狀態(tài)反映了電池在一定恒流放電條件下的soc值。由于soc與電池內(nèi)阻之間沒有一對一的關系，因此用數(shù)學模型來精確建模是不可能的。因此，這種方法很少用于電動汽車。
5線性模型法
基于上一時刻soc、電流、電壓和soc值的變化，建立了線性模型。該模型適用于低電流、慢soc變化的情況，對測量誤差和初始誤差條件具有較強的魯棒性。理論上，它可以用于不同階段的電池，但目前，它只用于鉛酸電池。由于soc、電流和電壓之間的關系不具有普遍性，在其它電池中的適用性以及可變電流情況下的估計效果需要進一步研究。
6卡爾曼濾波法
基于安培小時積分法，其主要思想是在最小方差意義下對動態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)進行最優(yōu)估計。該方法可應用于電池的soc估計，并根據(jù)最小均方差原理對復雜系統(tǒng)進行最優(yōu)估計。消除干擾和偏差的預測測量修正模型。然而，有兩個缺點。首先，soc估計的準確性在很大程度上取決于電池模型的準確性。如果模型不準確，估計結(jié)果就不一定可靠。其次，該方法所涉及的算法非常復雜，計算量大，計算周期長，單芯片計算能力強。
7神經(jīng)網(wǎng)絡方法
一種模擬人腦及其神經(jīng)元處理非線性系統(tǒng)的新算法不需要進一步研究電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。它只需預先從目標電池中提取大量的輸入輸出樣本，輸入到系統(tǒng)中即可。
