Wéi de Staat vun charge ze schätzen?
SOC Schätzung
Den Zoustand vun der Ladung (SOC) vun enger Batterie ass ee vun de wichtegste Parameteren wärend der Batterie benotzt. Well SOC vu Faktoren beaflosst ass wéi Ladungs-/Entladungsquote (Stroum), Temperatur, Selbst-Entladung, an Alterung, weisen d'Batterien eng héich Nonlinearitéit beim Gebrauch, wat eng genee SOC Schätzung schwéier mécht.
SOC Schätzung Methoden
Allgemeng benotztSOC Schätzung Methodenenthalen d'Entladungsexperimentmethod, Ampere-Stonn Integratiounsmethod, Open-Circuit Spannungsmethod, Laaschtspannungsmethod, intern Resistenzmethod, neural Netzwierkmethod a Kalman Filtermethod.
1) Auslaaf Experimenter Method. D'Entladungsexperimentmethod ass déi zouverlässegst SOC Schätzungsmethod. Et benotzt e konstante Stroum fir kontinuéierlech Entladung, an d'Produkt vum Entladungsstroum an Zäit ass déi verbleiwen Ladung. D'Entladungsexperimentmethod gëtt dacks an Laboratoiren benotzt an ass fir all Batterien applicabel, awer et huet zwee bedeitend Nodeeler: éischtens brauch et eng grouss Zäit; zweetens, der Batterie Operatioun muss ënnerbrach ginn. D'Entladungsexperimentmethod ass net gëeegent fir elektresch Gefierer a Bewegung, awer et kann fir den Ënnerhalt vun elektresche Gefierer Batterien benotzt ginn.
2)Ampere-Stonn Integratiounsmethod. D'Ampere-Stonnen Integratiounsmethod ass déi meescht benotzt SOC Schätzungsmethod. Allerdéngs huet dës Method déi folgend Problemer: ongenauaktuell Miessungféiert zu SOC Berechnung deviation, a Feeler cumuléiert iwwer Zäit a ginn méi grouss; charge-Entladungseffizienz vun der Batterie muss berücksichtegt ginn; Feeler si méi grouss ënner héijen-Temperaturbedéngungen oder wann d'Batterie hefteg schwankt. Ongenaue Stroummessung kann geléist ginn andeems Dir héich-Leeschtungsstroumsensoren benotzt, awer d'Käschte klammen; d'Léisung vun der Charge-Entladungseffizienz erfuerdert eng grouss Quantitéit un experimentellen Donnéeën ze beherrschen an empiresch Formelen fir d'Lade-Entladungseffizienz opzestellen. D'Ampere-Stonn Integratiounsmethod ka fir all elektresch Gefierer Batterien benotzt ginn. Wann déi aktuell Messung korrekt ass an et genuch Daten fir den initialen Schätzungszoustand ass, kann et eng einfach an zouverlässeg SOC Schätzungsmethod sinn.
3)Open-Kreisspannungsmethod. D'Open-Kreisspannung vun enger Batterie um Enn vun der Entladung ass no bei der Batterie elektromotoresch Kraaft. D'elektromotoresch Kraaft vun enger Kobalt-Sauerbatterie ass eng Funktioun vun der Elektrolytkonzentratioun, déi proportional mat der Batterieentladung erofgeet, sou datt d'oppe Circuitspannung benotzt ka ginn fir SOC ze schätzen. D'Linearitéit vun der oppener-Circuitspannung versus SOC Relatioun fir MH/Ni Batterien a Lithium-Ion Batterien ass net sou gutt wéi déi vu Kobalt-Sauer Batterien, awer hir entspriechend Relatioun kann nach ëmmer benotzt ginn fir SOC ze schätzen, besonnesch mat bessere Resultater um Ufank an Enn vum Laden. E wesentlechen Nodeel vun der Open-Circuitspannungsmethod ass datt d'Batterie eng laang Zäit muss raschten fir d'Spannung ze stabiliséieren, an et dauert e puer Stonnen oder souguer méi wéi zéng Stonnen fir de Batteriezoustand vun der Operatioun op d'Stabilitéit ze recuperéieren, wat verschidde Schwieregkeete bei der Messung verursaacht; Bestëmmung wéi laang ze raschten ass och e Problem, sou datt dës Method, wann se eleng benotzt gëtt, nëmme gëeegent ass fir elektresch Gefierer am geparkten Zoustand. D'Open-Circuitspannungsmethod huet gutt SOC Schätzungsleeschtungen um Ufank an Enn vum Laden a gëtt dacks a Kombinatioun mat der Ampere-Stonn Integratiounsmethod benotzt.
4) Laascht Volt Method. Bei der direkter Entladung ufänkt d'Spannung séier vum oppenen-Circuitspannungszoustand an de Laaschtspannungszoustand. Wann d'Batterielaaschtstroum konstant bleift, ass d'Muster vun der Laaschtspannungsvariatioun mat SOC ähnlech wéi dee vun der oppener - Circuitspannung mat SOC. De Virdeel vun der Laaschtspannungsmethod ass datt et de SOC vum Batteriepack an Echtzäit schätze kann a gutt Resultater wärend der konstanter -stroum Entladung huet. A prakteschen Uwendungen bréngt d'Batteriespannung vum Chauffer Schwieregkeete fir d'Benotzung vun der Laaschtspannung. Fir dëse Problem ze léisen, ass e mathematesche Modell vu Batteriespannungsdaten, onofhängeg dynamesch Laaschtspannung a SOC gebraucht; dofir gëtt d'Laaschtspannungsmethod selten op echt Gefierer applizéiert, awer gëtt dacks als Critère fir d'Batterieladung-Ofschnëtt benotzt.
5) Intern Resistenz Method. Batterie intern Resistenz ass opgedeelt an AC intern Resistenz an DC intern Resistenz, déi allebéid enk mat SOC (State of Charge) verbonne sinn. Batterie AC Impedanz ass eng Transferfunktioun tëscht Batteriespannung a Stroum, eng komplex Variabel, déi d'Resistenz vun der Batterie géint AC Stroum representéiert, a gëtt mat engem AC Impedanzmeter gemooss. Batterie AC Impedanz ass staark vun Temperatur beaflosst; ob et an engem oppenen-Circuitzoustand gemooss gëtt nodeems d'Batterie sech niddergelooss huet oder während der Opluedung an Entladung ass kontrovers a selten an aktuellen Gefierer benotzt. DC intern Resistenz representéiert d'Resistenz vun der Batterie op DC Stroum, gläich wéi d'Verhältnis vun der Verännerung vun der Batteriespannung zu der Verännerung vum Stroum iwwer eng ganz kuerz Zäit. An der aktueller Miessung gëtt d'Batterie gelueden oder entlooss mat engem konstante Stroum aus engem oppenen-Circuitzoustand; den Ënnerscheed tëscht der Laaschtspannung an der oppener-Circuitspannung iwwer déiselwecht Zäitperiod, gedeelt duerch den aktuelle Wäert, ass d'intern DC-Resistenz. Fir Bläi-Sauer Batterien erhéicht d'intern DC-Resistenz wesentlech an de spéider Entladungsstadien a ka benotzt ginn fir d'Batterie SOC ze schätzen; d'DC intern Resistenzvariatioun vu MH/Ni Batterien a Lithium-Ionbatterien ënnerscheet sech vun där vu Bläi-Sauer Batterien a gëtt manner dacks benotzt. D'Gréisst vun der DC intern Resistenz ass vun der Berechnung Zäit Period beaflosst. Wann d'Zäitperiod méi kuerz ass wéi 10ms, kann nëmmen déi ohmesch intern Resistenz festgestallt ginn; wann d'Zäitperiod méi laang ass, gëtt d'intern Resistenz méi komplex. Genau d'intern Resistenz vun enger eenzeger Zell moossen ass schwéier, wat en Nodeel vun der DC intern Resistenzmethod ass. Déi intern Resistenzmethod ass gëeegent fir den Ladungszoustand (SOC) vun enger Batterie an de spéider Entladungsstadien ze schätzen a kann a Kombinatioun mat der Ampere -Stonnen Integratiounsmethod benotzt ginn.
6) Neural Netzwierk Method. Eng Batterie ass en héich net-lineare System, an et ass schwéier e genee mathematesche Modell fir säi Charge-Entladungsprozess ze etabléieren. Neural Netzwierker besëtzen fundamental net-linear Charakteristiken, parallel Struktur, a Léierfäegkeet. Si kënnen entspriechend Ausgänge fir extern Excitatiounen produzéieren an domat Batterie dynamesch Charakteristiken simuléieren fir SOC ze schätzen. Eng typesch 3-Schicht neural Netzwierk gëtt allgemeng benotzt fir Batterie SOC ze schätzen: d'Zuel vun Neuronen an den Input- an Outputschichten gëtt vun den aktuellen Problemfuerderunge festgeluegt an ass allgemeng eng linear Funktioun; D'Zuel vun Neuronen an der verstoppter Schicht hänkt vun der Komplexitéit vum Problem an der erfuerderter Analysegenauegkeet of. Allgemeng benotzt Inputvariablen fir Batterie SOC ze schätzen enthalen Spannung, Stroum, akkumuléiert entlaascht Kapazitéit, Temperatur, intern Resistenz, an Ëmfeldtemperatur. Ob d'Auswiel vun neuralen Netzwierk-Inputvariablen gëeegent ass an ob d'Zuel vun de Variablen richteg ass, beaflosst direkt d'Genauegkeet vum Modell an d'Rechnebelaaschtung. D'neural Netzwierkmethod ass applicabel fir verschidde Batterien, awer säin Nodeel ass datt et eng grouss Quantitéit vun Referenzdaten fir Training erfuerdert, an de Schätzungsfehler ass staark vun den Trainingsdaten an Trainingsmethod beaflosst.
7) Kalman Filter Method. De Kär Iddi vun Kalman Filter Theorie ass déi optimal Schätzung vun der Staat vun engem dynamesche System am Sënn vun Minimum Varianz ze maachen. Wann Dir op Batterie SOC Schätzung applizéiert gëtt, gëtt d'Batterie als dynamesche System ugesinn an SOC ass ee vu sengen internen Zoustand. Fuerschung iwwer d'Kalman-Filtermethod fir d'Batterie SOC ze schätzen huet eréischt an de leschte Joeren ugefaang. Dës Method ass gëeegent fir verschidde Batterien a, am Verglach mat anere Methoden, ass besonnesch gëeegent fir SOC Schätzung vun elektresche Gefier Batterie Packs mat grousse Stroum Schwankungen. Et gëtt net nëmmen d'SOC Schätzung awer gëtt och den Schätzungsfehler vum SOC. Wéi och ëmmer, den Nodeel vun dëser Method ass datt den Algorithmus ze komplex ass an héich Berechnungsfäegkeet vum System erfuerdert, sou datt et nach net an d'praktesch Etapp erakomm ass.
Duerch -Déift Fuerschung iwwer verschidde SOC Schätzungsmethoden gouf d'Ampere-Stonnen Integratiounsmethod am Ufank als Basis ausgewielt. Andeems Dir d'Batteriestroum präzis moosst, kombinéiert mat der Open-Circuitspannungsmethod a Faktore wéi Batterieladung-Entladungseffizienz, Temperatur, Alterung a Selbst-Entladung, gëtt dynamesch Gestioun vun der Kraaftbatterie vu rengen elektresche Gefierer erreecht. Fir reng elektresch Gefierer funktionnéiert de Batteriepack grondsätzlech a voller-Laascht a voller-Entladungszoustand, woubäi de gréissten Deel vum Ladeprozess konstant-aktuell Ladung ass. Nodeems d'Lade fäerdeg ass, gëtt et e relativ stabilen initialen Wäertbestëmmungspunkt (wann d'Lade fäerdeg ass, ass SOC 100% oder liicht iwwerlaascht). Wann d'Laascht-Entladungseffizienz vum Batteriepack ganz héich ass (iwwer 95%), kann d'Laascht-Entladungseffizienz als 1 oder gläich un engem bestëmmte konstante Wäert geschätzt ginn. Dës Method ze benotzen fir SOC ze berechnen kann relativ gutt Resultater erreechen. De akkumuléierte Feeler vun all Charge-Entladungszyklus gëtt grondsätzlech eliminéiert wann déi nächst Ladung zesumme mat der Neikalibratioun vum initialen SOC-Wäert fäerdeg ass.
Andeems Dir héich-Präzisiounsmiessunge vun der Batteriespannung, der Stroum an der Temperaturinformatioun ausféiert fir d'Genauegkeet vun de SOC Schätzungsinputen ze garantéieren; andeems en effektiven Batteriemodell duerch theoretesch Analyse an Upassung vun experimentellen Donnéeën erstallt gëtt; andeems Dir SOC um Enn vun der Charge an der Entladung korrigéiert fir accumuléiert SOC Feeler ze eliminéieren; an andeems d'Batterieladung-Entladungseffizienzfaktoren, Temperatur, Alterung a Selbst-Entladungseffekter berücksichtegt gëtt, gëtt eng héich-Präzisioun Schätzung vum System SOC erreecht. De Batteriezoustand-vun-Ladeschätzungsalgorithmus gëtt an der Figur 17-12 gewisen.
(1) SOC initial Wäert Berechnung MethodDe SOC initial Wäert gëtt kritt andeems de SOC gespäichert bei Power -Off an de SOC kritt vun der Temperatur -OCV-SOC Lookup Tabelle multiplizéiert mat engem Koeffizient am Zesummenhang mat der Offline Zäit vum System. Den SOC initial Wäert muss gelies ginn all Kéier wann de System uschalt.
(2) Berechnung vun eenzelne Zell SOC Wäert a Korrektur vun eenzelne Zell SOC Wäert baséiert op SOH WäertD'Batteriekapazitéit gëtt kritt andeems Dir den Dësch mat Temperatur a Ladestroum kuckt, an d'Batteriekapazitéit gëtt korrigéiert andeems Dir den Dësch mat SOH kuckt. De Stroum gëtt integréiert mat der Ampere -Stonn Method an dann gedeelt duerch d'Kapazitéit fir de SOC Ännerungswäert ze kréien. De SOC Ännerungswäert gëtt zum initialen Wäert bäigefüügt fir den individuellen Zell SOC Wäert ze kréien.
(3) Berechnung vun Batterie Pak SOCWann de System erëm ugedriwwe gëtt, gëtt de gelies SOC initial Wäert als Batterie Pack SOC geholl; wann am Entladungszoustand, liest de Batteriepack SOC de Minimumwäert tëscht den eenzelne Zell SOCs; wann am Opluedstatioun Zoustand an Opluedstatiounen ass net fäerdeg, der Batterie Pak SOC liest de Maximum Modul SOC Wäert; wann am Ladezoustand an d'Laden fäerdeg ass, ass de Batteriepack SOC op 1 gesat.
(4)Individuell Zell SOC Korrektur Method um Enn vun charge / OfflossquantitéitWann de System am Ladezoustand ass an de Batteriepack SOC méi wéi 0,8 ass, gëtt de System definéiert als um Enn vum Opluedstatioun; wann de System am Entladungszoustand ass an de Batteriepack SOC manner wéi 0,3 ass, gëtt de System definéiert als um Enn vun der Entladung. Wann de System um Enn vun der Ladung / Entladung ass, muss de SOC korrigéiert ginn. D'SOC Berechnungsmethod um Enn vun der Ladung / Entladung ass den SOC Wäert ze kréien andeems Dir den Dësch kuckt mat Temperatur, Laden / Entladungsstroum a Spannung.
