磷酸鐵鋰電池組SOC的作用與估算方法

來源：存能電氣  日期：2019-08-13 11:07  瀏覽量：次

　　磷酸鐵鋰電池組SOC的作用與估算方法。電池技術(shù)發(fā)展至今，用來估算SOC的方法已經(jīng)出現(xiàn)了很多種。磷酸鐵鋰電池組SOC估算是為了更好的應(yīng)用電池組作為動(dòng)力電池。動(dòng)力磷酸鐵鋰電池組的SOC計(jì)算是動(dòng)力電池組BMS系統(tǒng)運(yùn)行的重要前提。準(zhǔn)確的估算動(dòng)力電池組的SOC能夠提高電池的安全性能，有效的保護(hù)電池，延長電池組的使用壽命，提高電池的使用效率。

　　SOC，全稱是StateofCharge，電池荷電狀態(tài)，也叫剩余電量，代表的是電池使用一段時(shí)間或長期擱置不用后的剩余可放電電量與其完全充電狀態(tài)的電量的比值，常用百分?jǐn)?shù)表示。

　　磷酸鐵鋰電池組SOC的作用

　　隨著能源危機(jī)和環(huán)境問題的不斷加劇,磷酸鐵鋰電池組作為新型高效綠色能源,近10年來得到了飛速發(fā)展,廣泛應(yīng)用于電子產(chǎn)品、電動(dòng)汽車和儲(chǔ)能電源等方面。為了提高磷酸鐵鋰電池組的安全性和使用壽命,需要對電池進(jìn)行有效的控制和管理。

　　磷酸鐵鋰電池荷電狀態(tài)(StateofCharge,SOC)作為電池管理系統(tǒng)中最重要的參數(shù)之一,是系統(tǒng)中其他功能的基礎(chǔ)。因此,電池SOC實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的估計(jì)有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

　　隨著電動(dòng)汽車的發(fā)展，電池管理系統(tǒng)（BMS）也得到了廣泛應(yīng)用。為了充分發(fā)揮電池系統(tǒng)的動(dòng)力性能、提高其使用的安全性、防止電池過充和過放，延長磷酸鐵鋰電池的使用壽命、優(yōu)化駕駛和提高電動(dòng)汽車的使用性能，BMS系統(tǒng)就要對電池的荷電狀態(tài)即SOC進(jìn)行準(zhǔn)確估算。SOC是用來描述電池使用過程中可充入和放出容量的重要參數(shù)。

　　SOC的估算精度精度越高，對于相同容量的電池，可以使電動(dòng)車有更高的續(xù)航里程。高精度的SOC估算可以使鋰電池組發(fā)揮最大的效能。

　　磷酸鐵鋰電池組SOC估算的方法

　　由于鋰電池組的SOC與很多因素相關(guān)(如溫度、極化效應(yīng)、電池壽命等)，而且具有很強(qiáng)的非線性，若要提高SOC估算的精度，需要在測量方法、電池模型和估算算法等方面進(jìn)行深入研究。國內(nèi)外普遍采用的方法有：放電試驗(yàn)法、安時(shí)法、開路電壓法、內(nèi)阻法、卡爾曼濾波法、線性模型法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等。

　　目前SOC估算有多種方法，但各種估算方法都存在某個(gè)方面的缺陷。

　　1)放電試驗(yàn)法要求磷酸鐵鋰電池組處于恒流放電狀態(tài)，而且需要花費(fèi)大量測量時(shí)間；

　　2)安時(shí)法易受到電流測量精度的影響，在高溫或電流波動(dòng)劇烈情況下精度很差；

　　3)開路電壓法進(jìn)行電池SOC估計(jì)時(shí)，磷酸鐵鋰電池必須靜置較長時(shí)間以達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，而且只適用于電池電流非劇烈變化狀態(tài)下的SOC估計(jì)，不能滿足在線檢測的要求；

　　4)內(nèi)阻法需要精確測量電池的內(nèi)阻，一般電池內(nèi)阻在毫歐級(jí)，對測量儀器的要求非常高，難以在實(shí)際中加以應(yīng)用；

　　5)卡爾曼濾波法是目前采用較多的一種估算方法，它對電池模型依賴性較強(qiáng)，要獲得準(zhǔn)確的SOC，需要建立較為準(zhǔn)確的電池模型，而電池模型的準(zhǔn)確程度和復(fù)雜度是成正比的；

　　6)線性模型大致分為等效電路模型和簡化電化學(xué)模型。等效電路模型多采用較簡單的Thevein模型，而如果采用更為復(fù)雜的電路模型，模型參數(shù)的辨識(shí)和狀態(tài)方程的建立都將是很大的挑戰(zhàn)。由于模型的簡化，并不能充分反映電池的內(nèi)部規(guī)律，會(huì)造成較大的估計(jì)誤差。

　　電池SOC不能直接測量，只能通過電池端電壓、充放電電流及內(nèi)阻等參數(shù)來估算其大小。單電芯SOC計(jì)算是BMS中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，SOC是BMS中最重要的參數(shù)，因?yàn)槠渌磺卸际且許OC為基礎(chǔ)的，所以它的精度和魯棒性極其重要。如果沒有精確的SOC，再多的保護(hù)功能也無法使BMS正常工作，因?yàn)榱姿徼F鋰電池會(huì)經(jīng)常處于被保護(hù)狀態(tài)，更無法延長電池的壽命。