充電狀態
編輯充電狀態(SoC)是電池相對于其容量的充電水平。充電狀態的單位是百分比(0%=空; 100%=滿)。相同度量的另一種形式是放電深度(DoD),即SoC的倒數(100%=空; 0%=滿)。在討論使用中的電池的當前狀態時,通常使用充電狀態,而在討論重復使用后的電池壽命時,通常會看到DoD。
在電池電動汽車(BEV),混合動力汽車(HV)或插電式混合動力汽車(PHEV)中,電池組的SoC相當于電量計。值得一提的是,在任何車輛儀表板上,特別是在插電式混合動力汽車中,以電量表或百分數值表示的充電狀態可能無法代表實際的充電水平。在這種特定情況下,存儲在能量的一些明顯的量電電池在儀表板中未示出,并且它被保留用于混合工作操作。它允許車輛主要使用電池能量通過電動機進行加速,而發動機用作發電機,以將電池充電至此類操作所需的最低電量。這種汽車的例子是三菱歐藍德PHEV(所有版本/年的生產年份),其中向駕駛員提供的充電狀態的0%是實際充電水平的20-22%(假設零水平是允許的最低充電水平)汽車制造商。另一個是BMW i3 REX(Range Extender版本),其中大約6%的SOC保留用于類似PHEV的操作。
確定充電狀態
編輯通常,無法直接測量充電狀態,但是可以通過兩種方式從直接測量變量進行估算:離線和在線。在離線技術中,電池希望以恒定速率(例如庫侖計數)進行充電和放電。這種方法可以精確估算電池充電狀態,但是它們耗時長,成本高并且會中斷主電池性能。因此,研究人員正在尋找一些在線技術。通常,有五種間接確定充電狀態的方法:
- 化學的
- 電壓
- 當前整合
- 卡爾曼濾波
- 壓力
化學方法
此方法僅適用于可接觸液體電解質的電池,例如非密封鉛酸電池。的比重或pH值的電解質可被用于指示電池的SOC。
比重計用于計算電池的比重。為了找到比重,有必要測量出電解液的體積并稱重。然后通過(電解液質量[g] /電解液體積[ml])/(水的密度,即1g / 1ml)給出比重。為了從比重中找到充電狀態,需要查找SG vs SoC的表格。
最近,浸沒折光法已被證明是一種連續監測荷電狀態的可行方法。電池電解質的折射率與電池的比重或密度直接相關。
電壓法
此方法使用已知的電池放電曲線(電壓與SoC的關系)將電池電壓的讀數轉換為SoC。但是,電壓受電池電流(由于電池的電化學?動力學)和溫度的影響更大。通過用與電池電流成比例的校正項補償電壓讀數,以及使用電池開路電壓與溫度的對照表,可以使該方法更加準確。
實際上,電池設計的既定目標是無論SoC如何都提供盡可能恒定的電壓,這使得該方法難以應用。
當前的整合方法
這種方法也稱為“庫侖計數”,它通過測量電池電流并及時積分來計算SoC?。由于無法完美地進行測量,因此該方法會長期漂移且缺乏參考點:因此,必須定期對SoC進行重新校準,例如,當充電器確定出現以下情況時,將SoC重置為100%:電池已充滿電(使用此處介紹的其他方法之一)。
組合方法
Maxim Integrated吹捧一種結合了電壓和電荷的方法,該方法被認為優于任何一種方法。它是在其ModelGauge m3系列芯片中實現的,例如Nexus 6和Nexus 9?Android設備中使用的MAX17050。
卡爾曼濾波
為了克服電壓法和電流積分法的缺點,可以使用卡爾曼濾波器。可以使用電模型對電池建模,卡爾曼濾波器將使用該電模型來預測由于電流引起的過電壓。結合庫侖計數,它可以對電荷狀態做出準確的估計。卡爾曼濾波器的優勢在于它能夠實時調整對電池電壓的信任度和庫侖計數。
壓力法
該方法可用于某些鎳氫電池,當電池充電時,其內部壓力會迅速增加。更常見的是,壓力開關指示電池是否充滿電。通過考慮作為充電/放電速率或安培的函數的Peukert定律可以改進該方法。
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