SOC估計(jì)

荷電狀態(tài)的估計(jì)重要包括放電實(shí)驗(yàn)法、電流表法、開(kāi)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(luò)法。

放電測(cè)試方法

目標(biāo)電池持續(xù)放電，直到電池的截止電壓，放電過(guò)程中所用的時(shí)間乘以放電電流的值，即電池的剩余容量。該方法相對(duì)簡(jiǎn)單、可靠，對(duì)不同類型電池的檢測(cè)結(jié)果更準(zhǔn)確、有效。有兩個(gè)重要的缺點(diǎn)。首先，測(cè)試過(guò)程花費(fèi)大量時(shí)間。其次，該方法要將電池從電動(dòng)汽車中取出，因此不能用于計(jì)算工作狀態(tài)下的電池。

2安培時(shí)計(jì)(電流積分法、安培時(shí)積分法)

電池在不同電流下的放電量等于一定電流下的放電量。重要思想是標(biāo)致方程。這種方法相對(duì)簡(jiǎn)單，只關(guān)注系統(tǒng)的外部特點(diǎn)。在電量估算中，只考慮進(jìn)出的電量。但是，這種方法并沒(méi)有得到電池內(nèi)部SOC與放電的關(guān)系，只是記錄了充放電量，這樣會(huì)導(dǎo)致SOC的累積誤差，導(dǎo)致精度較低，而且這種方法不能確定電池的初始值。

開(kāi)路電壓法

根據(jù)電池開(kāi)路電壓與電池內(nèi)部鋰離子濃度的變化關(guān)系，間接擬合出電池開(kāi)路電壓與電池內(nèi)部鋰離子濃度的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。要以固定的放電速率(通常為1c)對(duì)充滿電的電池進(jìn)行放電，根據(jù)放電過(guò)程得到ocv與SOC的關(guān)系曲線。在實(shí)際運(yùn)行中，SOC是由電壓決定的，對(duì)所有電池都有效。然而，有兩個(gè)缺陷。首先，在測(cè)量ocv之前，必須讓目標(biāo)電池靜置1小時(shí)以上，使電解液均勻分布在電池內(nèi)部，從而獲得穩(wěn)定的端電壓。其次，雖然電池在不同溫度、不同壽命周期下的開(kāi)路電壓是相同的，但實(shí)際的SOC差異可能很大，因此這種方法的測(cè)量結(jié)果在長(zhǎng)期運(yùn)行中并不能保證完全準(zhǔn)確。因此，它不適合操作電池。

4內(nèi)部阻力

以不同頻率的交流激勵(lì)電池，測(cè)量電池內(nèi)部的交流電阻，根據(jù)所建立的計(jì)算模型得到電池的荷電狀態(tài)估計(jì)。該方獲得的充電狀態(tài)反映了電池在一定恒流條件下的SOC值。由于SOC與內(nèi)阻之間不存在一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，不可能通過(guò)數(shù)學(xué)模型準(zhǔn)確地建模。因此，這種方法很少用于電動(dòng)汽車。

線性模型方法

該方法基于SOC變化、電流、電壓和前一時(shí)刻的SOC值，建立線性模型，適用于低電流、SOC變化緩慢的情況，對(duì)測(cè)量誤差和誤差的初始條件具有很強(qiáng)的魯棒性。理論上可以應(yīng)用于不同階段的不同電池，但目前僅適用于鉛酸電池。由于SOC與電流、電壓的關(guān)系并不普遍，其對(duì)其他電池的適用性以及變流情況下的估計(jì)效果有待進(jìn)一步研究。

卡爾曼濾波方法

其重要思想是在最小方差意義下對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行最優(yōu)估計(jì)。該方法可應(yīng)用于電池片荷電狀態(tài)的估計(jì)，并可根據(jù)最小均方誤差原理對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)的估計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。預(yù)測(cè)-測(cè)量-校正模式，消除干擾和偏差。然而，它有以下兩個(gè)缺點(diǎn)。首先，SOC估計(jì)的準(zhǔn)確性在很大程度上取決于電池模型的準(zhǔn)確性。假如模型不準(zhǔn)確，估計(jì)結(jié)果可能不可靠。其次，該方法涉及的算法非常復(fù)雜，計(jì)算量大，所需計(jì)算周期長(zhǎng)，要單片機(jī)的計(jì)算能力高。