1、基于內(nèi)阻補(bǔ)償?shù)拈_路電壓法
開路電壓法(OCV)是最早的電池容量測試方法之一,開路電壓法是根據(jù)電池的開路電壓與電池內(nèi)部鋰離子濃度之間的變化關(guān)系,間接地擬合出它與電池SOC之間的一一對應(yīng)關(guān)系。
開路電壓法簡單便捷,但是估算的精度并不高。該方法只能在電池長時間靜置狀態(tài)下估算SOC,當(dāng)電池有電流通過時,電池內(nèi)阻產(chǎn)生的壓降會影響SOC估算精度。同時電池存在電壓平臺,特別是磷酸鐵鋰電池,在SOC30%-80%期間,端電壓和SOC曲線近似為直線,這種情況下SOC的估算誤差會放大。
基于以上問題,設(shè)計人員對開路電壓法做了補(bǔ)充,引入了電池內(nèi)阻進(jìn)行校正,準(zhǔn)確估算OCV。當(dāng)電池通過電流時,通過將實際測得的電池端電壓減去I*R來校正負(fù)載下的電壓,然后使用校正電壓來獲得當(dāng)前的SOC。
基于內(nèi)阻補(bǔ)償?shù)拈_路電壓法提升了SOC的估算精度,但是實際應(yīng)用時由于其復(fù)雜的電化學(xué)特性,電池電壓不會立即對負(fù)載的變化作出反應(yīng),而是有一定延遲。該延遲與電池電壓響應(yīng)的時間常數(shù)相關(guān)聯(lián),范圍從毫秒到數(shù)千秒。同時電池的內(nèi)部阻抗在不同條件下變化較大,因此SOC的精準(zhǔn)估算依賴于阻抗的精準(zhǔn)估算。
2、安時法(庫倫計數(shù)法)
經(jīng)典的SOC估算一般采用安時積分法(也叫電流積分法或者庫侖計數(shù)法)。即電池充放電過程中,通過累積充進(jìn)和放出的電量來估算SOC。充電時,進(jìn)入電池的庫侖全部留在電池中,放電時全部流出的電量導(dǎo)致SOC的下降。
SOCnow=SOCpast-(Inow*t)/Qmax
安時積分法SOC估算精度高于開路電壓法,但是該算法只是單純的從外部記錄流入和流出的電池電量,忽略了電池內(nèi)部狀態(tài)的變化。由于不同的電池模型有不同的自放電率,這也取決于電池的SOC、溫度和循環(huán)歷史,準(zhǔn)確的自放電建模需要花費(fèi)大量的時間收集數(shù)據(jù),而且仍然相當(dāng)不精確。同時電流測量不準(zhǔn),造成SOC計算誤差會不斷累積,需要定期不斷校準(zhǔn)。而且在電池長時間不活動或放電電流變化很大的應(yīng)用中,庫倫積分法會產(chǎn)生一定誤差。
3、電壓電流混合算法
由于開路電壓法在實際工況下并不實用,而安時積分法存在誤差,并且隨著使用時間的增加誤差會繼續(xù)放大。因此大量設(shè)計人員將開路電壓法與其他方法結(jié)合起來,共同進(jìn)行SOC的預(yù)測。
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