SOC算法局限性研究總結(jié)

1、一 當(dāng)前各種SOC算法的局限性二 電量計量受多因素的影響三 當(dāng)前研究采用方案四 電路不均衡的研究五 電壓檢測電路研究SOC算法1 常用的SOC算法：安時法、電壓法、內(nèi)阻法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法和卡爾曼濾波法等。2 安時法將電池看作黑箱，不關(guān)心電池內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，算法簡單易行，被廣泛應(yīng)用，但是它會產(chǎn)生累積誤差且無法消除；3 電壓法和內(nèi)阻法是根據(jù)電池電壓電壓法和內(nèi)阻法是根據(jù)電池電壓和內(nèi)阻與SOC的固定函數(shù)關(guān)系來對SOC進行估計，也得到了廣泛應(yīng)用；4 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法和卡爾曼濾波法是最近幾年才應(yīng)用于SOC估計中的智能算法，原理較為復(fù)雜，實現(xiàn)起來有一定難度。SOC算法總結(jié)SOC估計算法優(yōu)點缺點適用場合卡爾曼濾波法不僅能獲

2、得SOC的估計值，還能得到估計誤差能力要求高適用各種電池，尤其適合電流波動大的動力汽車的SOC估計開路電壓法簡單易行，精度較高電池組需靜止較長時間達穩(wěn)定狀態(tài)，克服自恢復(fù)效應(yīng)，很難確定達穩(wěn)狀時間。只適應(yīng)電動汽車停車檢測，不滿足在線檢測要求內(nèi)阻法電池放電后期具有較高精度和較好適應(yīng)性電池單體內(nèi)阻檢測較困難，放電初期內(nèi)阻變化不大，增加測量難度適應(yīng)于放電后期SOC估計，可以安時法組合利用負(fù)載電壓法可在線估計SOC,恒流放電效果好不適應(yīng)變電流或劇烈波動的放電工況很少應(yīng)用到實車，常用來作為充放電截止依據(jù)SOC算法總結(jié)SOC估計算法優(yōu)點缺點適用場合線性模型法對測量誤差和錯誤的初始條件有很多的魯棒性適應(yīng)范圍不廣

3、適用低電流，SOC緩慢變化的情況AH計量法法只要能精確測量放電電流，且有足夠的估計起始點查詢，那么是一種簡單且可靠的方法因電流精度導(dǎo)致累計誤差，要考慮充放電效率，放電倍率，在高溫，電流波動誤差很大只適應(yīng)所有電動汽車電池人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)快速方便，具有較高精度，可以現(xiàn)場工礦確定電池SOC需要大量參考數(shù)據(jù)進行訓(xùn)練，估計方法受訓(xùn)練數(shù)據(jù)和方法影響很大適用各種電池放電實驗法具有可靠，精度高的優(yōu)點需要較長時間，測量時電池必須處于脫機狀態(tài)電池的檢修和維護動態(tài)逼近法簡單精度一般精度不高的場合開路法存在的問題 1.由于不同充放電比率時電池組的電壓不一致，因此對電流波動比較大的場合，這種方式的計量將失去意義。 2 不同

4、時期電池組的內(nèi)阻大小不一樣，測量方式的測量精度很低。 3 對單體電池的估計要優(yōu)于電池組，單體電池不均衡，會導(dǎo)致電池組的容量低時電壓會很高。容量積分法存在問題 1 不同放電比率狀態(tài)下以Qm的值不同。 2 電池的自放電與存放時間和溫度有很大關(guān)系 3 多次循環(huán)之后會出現(xiàn)一些誤差積累 4使用一段時間后，已知SOC和測量SOC來計算誤差糾正因子。但仍存在問題電池內(nèi)阻法弊端 1一般內(nèi)阻測試法較多用于鉛酸電池和鎳氫電池 2 在線測量存在問題，單體電池測量還比較精確 3 在線測量的接觸電阻以及單體電池的輪換選擇，因此內(nèi)阻測量誤差較大 4 電池組循環(huán)過程中內(nèi)阻變化不大，誤差很大卡爾曼濾波法步驟及局限性 1 開路

5、電壓法估計電池的初始容量 2 電池容量的影響因素作為系統(tǒng)噪聲 3卡爾曼濾波最小方差估計最優(yōu)化遞推算法 4 實際使用中較復(fù)雜，同樣需要電壓的精確校 5 溫度、自放電率以及放電倍率對容量的影響考慮的不夠全面電量計量受到諸多因素的影響 1 放電電流的影響 （電流積分法，電流變化較大的系統(tǒng)，存在著一定的誤差） 2 溫度的影響 3 電池容量衰減的影響（循環(huán)過程中） 4 電池的自放電影響（內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng) ，與溫度成正比，按實驗數(shù)據(jù)修正） 5 一致性的影響（電池組的電量估算是按照總體電池的電壓來估算和校正的，電池差異大精度差） 6 其它影響（電池組管理系統(tǒng)的功耗影響）目前研究狀況 1 4串以下的小型電池組采

6、用開路法，大型電池組，一般利用電流積分法。 2 影響精度，校正-電壓校正。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或者卡爾曼濾波法等，考慮了一些電池組循環(huán)變化和溫度的影響，但為考慮電池組的自放電率和電池組管理系統(tǒng)功耗，循環(huán)壽命的因素，致使精度低不均衡產(chǎn)生原因 (1)電池制作過程中，由于工藝等原因，使得同批次電池的容量、內(nèi)阻等存在差異。 (2)電池自放電率的不同，長時間的積累，造成電池的容量的差異也不能忽視。 (3)電池使用過程中，由于使用環(huán)境如溫度、電路板的差異，導(dǎo)致電池容量的不平 衡。 (4)電池組合前，由于篩選原則的不完善，導(dǎo)致的單體電池之間的不均衡。不均衡導(dǎo)致結(jié)果 1 不一致性，使某些單體電池容量加速衰減。 2 由于電

7、池組的容量是由單體電池最小容量定的，因此這些差異將使電池組的使用壽命縮短。 3 電池組的充放電過程中需要使用均衡電路電壓檢測電路的現(xiàn)狀 1 差模測量和共模測量 2 浮動地技術(shù)測量電池端電壓 由于串聯(lián)在一起的電池組總電壓達幾十伏，甚至上百伏，遠遠高于模擬開關(guān)的正常工作電壓，因此需要使地電位隨測量不同電池電壓時自動浮動來保證測量正常進行。測量時窗口比較器自動判斷當(dāng)前地電位是否合適。如果正好，啟動AD進行測量;如果太高或太低，則通過控制器經(jīng)D/A對地電位浮動控制。該方法雖然可以達到較高的測量精度，但是地電位經(jīng)常受現(xiàn)場干擾發(fā)生變化，不能對地電位進行精確控制，影響整個系統(tǒng)的測量精度。 3 V/F轉(zhuǎn)換法

8、V/F法:在多路輸入信號的選擇上采用模擬開關(guān)進行選通，在模擬信號的轉(zhuǎn)換上采用可編程定時器的V/F轉(zhuǎn)換器。但采用V/F轉(zhuǎn)換作為AD轉(zhuǎn)換器的缺點是響應(yīng)速度慢、在小信號范圍內(nèi)線性度差、精度低。用光電隔離器件和大電解電容器構(gòu)成采樣，保持電路來測量蓄電池組中單只電池電壓。此電路缺點是:在AD轉(zhuǎn)換過程中，電容上的電壓發(fā)生變化，使其精度趨低，而且電容充放電時間及晶體管和隔離芯片等器件動作延遲決定采樣時間長等缺點。 4 直接采樣法 （無須電阻分壓網(wǎng)絡(luò)或改變地電位存在電阻匹配和漏電流的缺點） 5 分立元件實現(xiàn)的差模法6 運放功能的電壓轉(zhuǎn)換電路 7集成芯片的電壓轉(zhuǎn)換電路 目前有一些芯片把差分放大電路集成，使得電阻

9、匹配的問題，以及溫度漂移等大為減少，測試精度也高。但是由于此類芯片價格太高，每個單體電池需要一個差分放大芯片，導(dǎo)致了實際應(yīng)用中成本問題。 8 單個電壓轉(zhuǎn)換電路 也有一些目前采用了每個單體電池用一個單片機來采樣控制，這種方法解決了傳統(tǒng)方法的電阻配對問題。但是由于AD采樣一般都集成于單片機中，采樣精度為10位，這樣對于5V的電池電壓，理論采樣精度為4.88mV，實際采樣精度在20mV以上。因此精度太低，如果為了提高精度，成本則大幅上升。該方法的漏電流也較大，僅適合于對成本要求不太嚴(yán)格的場合。 9 光藕隔離式的轉(zhuǎn)換電路 還有一些利用光藕的電流放大倍率來確定電壓，同時也實現(xiàn)了電池組高壓的隔離。但是由一

10、于光藕的電流放大倍率偏移比較大，且受溫度的影響變化很大。在實際中，電壓的檢測精度要求高，因此不適合。 10開關(guān)陣選擇電路 通過很多繼電器開關(guān)的選擇，每次選出一個電池電壓進行采樣和檢測，對于串?dāng)?shù)多的電池組，電路太復(fù)雜，開關(guān)控制是問題。電壓檢測電路存在問題(l)精度問題。電壓檢測電路是均衡電路的依據(jù)，因此電壓的精度要求較高。鏗離子電池組單體電池電壓差異大于50mV就認(rèn)為電池組不一致，對于電壓檢測電路的精度一般要求在lmV左右。上述的1、2、3、8存在這樣的問題。(2)溫漂問題。鏗離子電池的工作溫度范圍較寬，因此要求電壓檢測電路的溫漂較小，以保證測量的精度。上述的1、2、5、9存在溫漂大的問題。(3)復(fù)雜度問題。電池組的管理系統(tǒng)本身功能很多，因此要求電壓檢測電路盡量簡單。而許多電壓檢測電路太復(fù)雜，尤其是在多串電池組中，復(fù)雜的檢測電路使得管理系統(tǒng)體積太大。上述的3、8、9、10電路較復(fù)雜。(4)成本高。在實際應(yīng)用中，成本問題是電路設(shè)計的一個重要考慮因素。因此一些成本高的電路僅適合于精度要求高，而成本要求低的場合。上述的7、8、10電路的