Anatomie des Batteriemanagementsystems (BMS)
Schätzung des Batterieladezustands (SOC) mithilfe der Amperestunden-Integrationsmethode
01 Mathematische Formel
Die Amperestunden-Integrationsmethode (auch als Coulomb-Zählung bekannt) ist eine weit verbreitete Technik zur Schätzung des Batterie-Ladezustands. Sein Grundprinzip besteht darin, den Strom über die Zeit zu integrieren, um die Schwankung des Ladezustands der Batterie zu bestimmen.
Die mathematische Formel für die SOC-Berechnung lautet wie folgt:
Wo:
SOC0: Anfänglicher SOC (Ladezustand)
Qn: Nennkapazität der Batterie
η: Coulomb-Effizienz (unter Berücksichtigung der Lade-/Entladeeffizienz)
I(r): Echtzeitstrom (definiert als positiv beim Laden und negativ beim Entladen)
02 Detailliertes Beispiel für die Ampere-stunden-Integration
Um den Berechnungsmechanismus der Amperestunden-Integrationsmethode unter dynamischen Betriebsbedingungen gründlich zu verstehen, analysieren wir eine Fallstudie mit Echtzeit-Stromintegration.
Schritt 1: Bestimmen Sie den anfänglichen Ladezustand und die Batteriekapazität
Gehen Sie davon aus, dass der anfängliche Ladezustand der Batterie 100 % beträgt (voll aufgeladener Status) und ihre Nennkapazität 100 Ah (Ampere-Stunden) beträgt.
Schritt 2: Notieren Sie Strom und Zeit
Zeichnen Sie den Batteriestromverlauf über die Zeit während eines bestimmten Zeitraums auf.
1. Stunde: Der Akku wird mit einem konstanten Strom von -5 A entladen.
2. Stunde: Der Akku wird weiter entladen und der Strom ändert sich auf -3 A.
3. Stunde: Der Akku wird geladen und der Strom ändert sich auf +2 A.
Hinweis: Der Strom ist beim Entladen negativ und beim Laden positiv.
Schritt 3: Berechnen Sie die Änderung der Batterieladung (\\(Q\\))
Nach der Formel für elektrische Ladung:Q=i*t
1. Stunde: △Q1=-5A×1h =-5Ah
2. Stunde: △Q2=-3A×1h =-3Ah
3. Stunde:△Q3=+2A×1h =+2Ah
Gesamtladungsschwankung: △Q=△Q1+△Q2+△Q3=(-5Ah)+(-3Ah)+(+2Ah) =-6Ah
Schritt 4: Berechnen Sie den aktuellen SOC
100 %SOC=100%+(-6Ah/100Ah)×100%=94%
03 Berechnungsworkflow
Basierend auf dem obigen Beispiel kann der Berechnungsworkflow der Ampere-hour-Integrationsmethode wie folgt zusammengefasst werden:
Strom messen: Messen Sie zunächst die Stromwerte beim Laden und Entladen der Batterie (die Methoden zur Strommessung wurden bereits vorgestellt; interessierte Leser können auf den Link am Anfang des Artikels klicken, um sie anzuzeigen).
Rekordzeit: Protokollieren Sie die aktuellen Werte zusammen mit den entsprechenden Zeitstempeln.
Berechnungszeitraumgebühr: Berechnen Sie die Ladungsänderung innerhalb jedes Abtastzeitraums ix△t.
Ladung akkumulieren: Summieren Sie die Ladungsschwankungen über alle Probenahmezeiträume.
Schätzen Sie den aktuellen SOC: Schätzen Sie den aktuellen SOC basierend auf dem anfänglichen SOC-Wert und der akkumulierten Ladungsschwankung.
04 Wichtige Überlegungen
Aktuelle Messgenauigkeit: Die Genauigkeit aktueller Messungen wirkt sich direkt auf die Präzision der SOC-Schätzung aus.
Erwerb der Nennkapazität: Die Nennkapazität der Batterie muss genau ermittelt werden.
Einschränkungen und Multi-Algorithmus-Fusion: Die Ampere{0}}Stunden-Integrationsmethode kann die Auswirkungen der Batterietemperatur, der Alterung und anderer Faktoren auf die Batteriekapazität nicht berücksichtigen. In praktischen Anwendungen wird es häufig mit anderen Methoden (z. B. der Leerlaufspannungsmethode [OCV]) kombiniert, um die Genauigkeit der SOC-Schätzung zu verbessern.
