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车载电池办理体系SOC现状剖析与应战

作为新能源行业分析领域的专业人士,接下来的日子将随着自己对新能源动力电池领域的深入分析,将一些电动汽车技术领域的基础知识分享给大家,真正了解

作为新能源职业剖析范畴的专业人士,接下来的日子将跟着自己对新能源动力电池范畴的深化剖析,将一些电动轿车技能范畴的基础知识共享给咱们,实在了解职业本 质技能。此次挑选动力电池办理体系的SOC剖析,一方面是由于SOC是BMS的中心,BMS是动力电池的中心,动力电池是新能源轿车的中心,SOC对新能 源轿车至关重要;另一方面是由于新能源轿车全体太巨大,很难说深,说小说深较好把控,也学习的深化。


SOC是当时动力电池剩下电量/容量的简称,轿车经过SOC,知道现在的电量状况,经过SOC,咱们把概括影响要素说开去,构成一个微观体系的概念。

一:现状剖析

假如没有精确的SOC,会呈现的状况:

1、过充/过放状况,导致缩短电池寿数,趴窝等;

2、均衡的一致性效果不抱负,下降输出功率,动力功能下降;

3、为了防止趴窝,设置过多冗余电量,削减全体能量输出;

所以SOC的精确预算含义严峻,对车主而言,SOC直接反响的是当下的电量状况,还能行进多远的间隔,保证能顺畅抵达目的地;对电池自身而言,SOC 的精确估量背面触及开路电压、瞬时电流、充放电倍率、环境温度、电池温度、停放时刻、自放电率、库伦功率、电阻特性、SOC初值、DOD等的非线性影响,并且这些外在特性互相影响,互相也受不同资料、不同工艺等的影响,所以精确估量SOC数值变得十分重要,其算法也是相关企业的中心竞争力之一。

接下来咱们将评论SOC算法的现状、深化剖析其影响要素和实践问题评论。

二:算法现状

现在SOC干流预算办法有放电法、安时积分法、开路电压法、神经网络法、卡尔曼滤波法。

■放电法就是将电池作放电试验,以放出电量的多少为电池容量,但实践行车状况剩下电量是用来行进的,无法单纯以放电成果作为电量预估规范。

■安时积分法是经过初始 与工况状况下电流和时刻积分的和来核算当时电量,当时SOC精度首要依靠初始 和瞬时电流的精度,可是跟着时刻延伸,差错累计严峻,且无法独自批改。

■开路电压法是依据不同资料体系、工艺的电池其停止开路电压与SOC的对应联络来核算。

可是精确的开路电压需求一段时刻静置康复,由于充电和放电进程会让电池内部化学反响继续一段时刻,延伸部分极化状况,构成极化电势,进步和下降瞬时开路电压,使单纯的开路电压在实践工况状况下遭到行车搅扰而不精确。故工况状况下测得的开路电压只能作为参阅,并不是实在开路电压。

■神经网络法由部分电压、电流、温度、内阻等各种瞬时数据构成输入层,主动概括规矩成隐层,再经过体系模型的输出层收敛和优化构成瞬时SOC。各层信息互不通讯、并无联络,但现在到达商业规范的收敛、优化、建模技能还没有实践处理,本钱高,安稳性差特色,技能还在研讨阶段。


■卡尔曼滤波法是匈牙利的R.E.Kalman 在 1960 年提出的根据最小均方差的数字滤波算法,用于最优预算动态体系状况。长处是对 的初始差错有很强的批改效果,缺陷是需求较强的数据处理才能,精确度由电池模型决议。现在研讨热度很大。

总结来说,神经网络法太难,卡尔曼滤波法研讨十分多,但并不知道实践技能运转数据,放电法无法实践运用,安时积分和开路电压法独自运用差错很大。现在干流的办法是安时积分加开路电压法结合,实践起来较为简单,惠州亿能、科列和CATL等的乘用车差错根本能够实现在5%以内。

安时积分法和开路电压法影响要素影响要素也十分多,这些要素的剖析对咱们深化了解电池特性十分有必要,也能经过剖析不断进步和改善SOC精确度的发展方向。

三、影响要素

SOC的精确性与动力电池密切相关,即运用安时积分和开路电压核算,但也需求其他影响要素的批改系数。开路电压、瞬时电流、充放电倍率、环境温度、电池温度、停放时刻、自放电率、库伦功率、电阻特性、SOC初值、DOD以及资料特性和工艺等要素互相相关,一起决议和影响SOC状况,下面咱们将逐个剖析。

■开路电压是指电池未接负载两头的电压值。由于开路电压安稳值与SOC的巨细存在曲线对应联络,特定的电池批次产品能经过拟合开路电压与SOC的数值联络,经过电压来断定SOC值,但实践运转进程中:

温度越高,开路电压越高。温度升高,电解液粘度越低,介电常数进步,欧姆内阻下降,电压升高;电极活性资料利用率越高,活化极化下降,锂离子搬迁阻力下降,电压升高,一起容量和放电功率进步。温度下降状况相反。


(配图以磷酸铁锂试验数据为参阅)

内阻越低,开路电压越高。

充电使开路电压变高,由于遭到电极极化影响,电化学反响速度赶不上充电电荷传递速度,构成极化电势,使充电进程中和完毕后一段时刻开路电压高于安稳值。倍率越大极化越大,瞬时电压与实在电压差错越大。(这也是为何大电流充电电量不经用的原因——高倍率充电状况的电压值短时刻偏大导致SOC值偏大,此刻SOC值假如未计入高倍率充电差错系数将会失真严峻)放电状况相反。

■瞬时放电电流高,电子搬迁出去但正价锂离子还未搬迁出去,使负极电势进步,正极得到电子但正价锂离子还未嵌入,使正极电势下降,两者状况一起效果,使总开路电压下降。倍率越高越显着,瞬时放电相反。

■温度越高,内阻越低,电解液离子搬迁速度越快,电极活性进步,相对能够进步电池的容量和输出功率。实践SOC因温度升高变高,温度下降而变低。

■停放时刻一是由于极化电势的衰减,二是自放电导致电量下降。当时刻满足长,与自放电率的乘积就是电量批改减值。

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