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)用電池組作為動力電池。動力磷酸鐵鋰電池組的SOC計算是動力電池組BMS系統(tǒng)運行的重要前提。準(zhǔn)確的估算動力電池組的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、電動汽車和儲能電源等方面。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實時、準(zhǔn)確的估計有著重要的現(xiàn)實意義。

　　隨著電動汽車的發(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：放電試驗法、安時法、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方面的缺陷。

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

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

　　3)開路電壓法進(jìn)行電池SOC估計時，磷酸鐵鋰電池必須靜置較長時間以達(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，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，對測量儀器的要求非常高，難以在實際中加以應(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，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，會造成較大的估計誤差。

　　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計算是BMS中的重點和難點，SOC是BMS中最重要的參數(shù)，因為其它一切都是以SOC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，因為磷酸鐵鋰電池會經(jīng)常處于被保護(hù)狀態(tài)，更無法延長電池的壽命。