Bagaimana untuk menganggarkan keadaan caj?
anggaran SOC
Keadaan pengecasan (SOC) bateri adalah salah satu parameter terpenting semasa penggunaan bateri. Oleh kerana SOC dipengaruhi oleh faktor seperti kadar pengecasan/nyahcas (semasa), suhu,-nyahcas sendiri dan penuaan, bateri mempamerkan ketaklinearan yang tinggi semasa penggunaan, menjadikan anggaran SOC yang tepat sukar.
Kaedah anggaran SOC
Biasa digunakanKaedah anggaran SOCsertakan kaedah percubaan nyahcas, kaedah penyepaduan-jam ampere,-kaedah voltan litar terbuka, kaedah voltan beban, kaedah rintangan dalaman, kaedah rangkaian saraf dan kaedah penapisan Kalman.
1) Kaedah percubaan pelepasan. Kaedah percubaan nyahcas ialah kaedah anggaran SOC yang paling boleh dipercayai. Ia menggunakan arus malar untuk nyahcas berterusan, dan hasil arus dan masa nyahcas ialah caj yang tinggal. Kaedah percubaan nyahcas kerap digunakan di makmal dan boleh digunakan untuk semua bateri, tetapi ia mempunyai dua kelemahan yang ketara: pertama, ia memerlukan masa yang banyak; kedua, operasi bateri mesti terganggu. Kaedah percubaan nyahcas tidak sesuai untuk kenderaan elektrik yang sedang bergerak, tetapi ia boleh digunakan untuk penyelenggaraan bateri kenderaan elektrik.
2)Kaedah penyepaduan-ampere jam. Kaedah penyepaduan ampere-jam ialah kaedah anggaran SOC yang paling biasa digunakan. Walau bagaimanapun, kaedah ini mempunyai masalah berikut: pengukuran semasa yang tidak tepat membawa kepada sisihan pengiraan SOC, dan ralat terkumpul dari semasa ke semasa dan menjadi lebih besar; cas-kecekapan nyahcas bateri mesti dipertimbangkan; ralat lebih besar di bawah-keadaan suhu tinggi atau apabila bateri turun naik dengan kuat. Pengukuran semasa yang tidak tepat boleh diselesaikan dengan menggunakan-penderia semasa berprestasi tinggi, tetapi kosnya meningkat; menyelesaikan kecekapan caj-memerlukan penguasaan sejumlah besar data percubaan dan mewujudkan formula empirikal untuk kecekapan{10}}caj. Kaedah penyepaduan{12}}ampere jam boleh digunakan untuk semua bateri kenderaan elektrik. Jika pengukuran semasa adalah tepat dan terdapat data yang mencukupi untuk keadaan anggaran awal, ia boleh menjadi kaedah anggaran SOC yang mudah dan boleh dipercayai.
3)Kaedah voltan litar-buka. Voltan litar-terbuka bagi bateri pada penghujung nyahcas adalah hampir dengan daya gerak elektrik bateri. Daya gerak elektrik bagi bateri asid-kobalt ialah fungsi kepekatan elektrolit, yang berkurangan secara berkadar dengan nyahcas bateri, jadi voltan litar-terbuka boleh digunakan untuk menganggarkan SOC. Kelinearan voltan litar-terbuka berbanding perhubungan SOC untuk bateri MH/Ni dan bateri-ion litium tidak sebagus bateri asid-kobalt, tetapi hubungan sepadannya masih boleh digunakan untuk menganggarkan SOC, terutamanya dengan hasil yang lebih baik pada permulaan dan akhir pengecasan. Kelemahan ketara kaedah voltan litar-terbuka ialah bateri perlu berehat lama untuk menstabilkan voltan, dan ia mengambil masa beberapa jam atau bahkan lebih sepuluh jam untuk keadaan bateri pulih daripada operasi kepada kestabilan, yang menyebabkan kesukaran tertentu dalam pengukuran; menentukan berapa lama untuk berehat juga menjadi masalah, jadi kaedah ini apabila digunakan secara bersendirian hanya sesuai untuk kenderaan elektrik dalam keadaan parkir. Kaedah voltan litar-terbuka mempunyai prestasi anggaran SOC yang baik pada permulaan dan penghujung pengecasan dan selalunya digunakan dalam kombinasi dengan kaedah penyepaduan-ampere jam.
4) Kaedah voltan beban. Semasa nyahcas segera bermula, voltan berubah dengan pantas daripada keadaan voltan litar-terbuka kepada keadaan voltan beban. Apabila arus beban bateri kekal malar, corak variasi voltan beban dengan SOC adalah serupa dengan voltan litar-terbuka dengan SOC. Kelebihan kaedah voltan beban ialah ia boleh menganggarkan SOC pek bateri dalam masa nyata dan mempunyai hasil yang baik semasa-nyahcas semasa yang berterusan. Dalam aplikasi praktikal, voltan bateri pemandu membawa kesukaran kepada penggunaan voltan beban. Untuk menyelesaikan masalah ini, model matematik data voltan bateri, voltan beban dinamik bebas dan SOC diperlukan; oleh itu, kaedah voltan beban jarang digunakan pada kenderaan sebenar tetapi sering digunakan sebagai kriteria untuk pemotongan caj bateri-.
5) Kaedah Rintangan Dalaman. Rintangan dalaman bateri dibahagikan kepada rintangan dalaman AC dan rintangan dalaman DC, yang kedua-duanya berkait rapat dengan SOC (State of Charge). Impedans AC bateri ialah fungsi pemindahan antara voltan dan arus bateri, pembolehubah kompleks yang mewakili rintangan bateri kepada arus AC, dan diukur menggunakan meter impedans AC. Galangan AC bateri sangat dipengaruhi oleh suhu; sama ada untuk mengukurnya dalam keadaan litar-terbuka selepas bateri mendap atau semasa mengecas dan menyahcas adalah kontroversi dan jarang digunakan dalam kenderaan sebenar. Rintangan dalaman DC mewakili rintangan bateri kepada arus DC, sama dengan nisbah perubahan voltan bateri kepada perubahan arus dalam tempoh masa yang sangat singkat. Dalam pengukuran sebenar, bateri dicas atau dinyahcas pada arus malar bermula daripada keadaan litar-terbuka; perbezaan antara voltan beban dan voltan litar-terbuka dalam tempoh masa yang sama, dibahagikan dengan nilai semasa, ialah rintangan dalaman DC. Untuk bateri asid plumbum{10}}, rintangan dalaman DC meningkat dengan ketara pada peringkat nyahcas kemudian dan boleh digunakan untuk menganggarkan SOC bateri; variasi rintangan dalaman DC bagi bateri MH/Ni dan bateri{11}}ion litium berbeza daripada bateri asid plumbum-dan kurang biasa digunakan. Magnitud rintangan dalaman DC dipengaruhi oleh tempoh masa pengiraan. Jika tempoh masa lebih pendek daripada 10ms, hanya rintangan dalaman ohmik boleh dikesan; jika tempoh masa lebih lama, rintangan dalaman menjadi lebih kompleks. Mengukur rintangan dalaman sel tunggal dengan tepat adalah sukar, yang merupakan kelemahan kaedah rintangan dalaman DC. Kaedah rintangan dalaman sesuai untuk menganggarkan keadaan cas (SOC) bateri pada peringkat nyahcas yang kemudian dan boleh digunakan dalam kombinasi dengan kaedah penyepaduan{18}}ampere.
6)Kaedah rangkaian saraf. Bateri ialah sistem yang sangat tidak linear dan sukar untuk mewujudkan model matematik yang tepat untuk proses nyahcas-casnya. Rangkaian saraf mempunyai ciri asas tak linear, struktur selari, dan keupayaan pembelajaran. Mereka boleh menghasilkan output yang sepadan untuk pengujaan luaran dan dengan itu mensimulasikan ciri dinamik bateri untuk menganggarkan SOC. Rangkaian saraf 3 lapisan biasa biasanya digunakan untuk menganggarkan SOC bateri: bilangan neuron dalam lapisan input dan output ditentukan oleh keperluan masalah sebenar dan secara amnya merupakan fungsi linear; bilangan neuron dalam lapisan tersembunyi bergantung kepada kerumitan masalah dan ketepatan analisis yang diperlukan. Pembolehubah input yang biasa digunakan untuk menganggar SOC bateri termasuk voltan, arus, kapasiti nyahcas terkumpul, suhu, rintangan dalaman dan suhu ambien. Sama ada pemilihan pembolehubah input rangkaian saraf adalah sesuai dan sama ada bilangan pembolehubah adalah betul secara langsung mempengaruhi ketepatan model dan beban pengiraan. Kaedah rangkaian saraf boleh digunakan untuk pelbagai bateri, tetapi kelemahannya ialah ia memerlukan sejumlah besar data rujukan untuk latihan, dan ralat anggaran banyak dipengaruhi oleh data latihan dan kaedah latihan.
7)Kaedah penapis Kalman. Idea teras teori penapis Kalman adalah untuk membuat anggaran optimum keadaan sistem dinamik dalam erti kata varians minimum. Apabila digunakan pada anggaran SOC bateri, bateri dianggap sebagai sistem dinamik dan SOC ialah salah satu keadaan dalamannya. Penyelidikan mengenai kaedah penapis Kalman untuk menganggar SOC bateri hanya bermula sejak beberapa tahun kebelakangan ini. Kaedah ini sesuai untuk pelbagai bateri dan, berbanding dengan kaedah lain, amat sesuai untuk anggaran SOC pek bateri kenderaan elektrik dengan turun naik arus yang besar. Ia bukan sahaja menyediakan anggaran SOC tetapi juga memberikan ralat anggaran SOC. Walau bagaimanapun, kelemahan kaedah ini ialah algoritma adalah terlalu kompleks dan memerlukan keupayaan pengiraan sistem yang tinggi, jadi ia masih belum memasuki peringkat praktikal.
Melalui-penyelidikan mendalam tentang kaedah anggaran SOC yang berbeza, kaedah penyepaduan-ampere jam pada mulanya dipilih sebagai asas. Dengan mengukur arus bateri dengan tepat, digabungkan dengan-kaedah voltan litar terbuka dan mengambil kira faktor seperti cas bateri-kecekapan nyahcas, suhu, penuaan dan{5}}nyahcas sendiri, pengurusan dinamik bateri kuasa kenderaan elektrik tulen dicapai. Untuk kenderaan elektrik tulen, pek bateri pada asasnya beroperasi dalam-keadaan cas penuh dan-penuh, dengan kebanyakan proses pengecasan adalah pengecasan semasa-malar. Selepas pengecasan selesai, terdapat titik penentuan nilai awal yang agak stabil (apabila pengecasan selesai, SOC adalah 100% atau sedikit terlebih caj). Jika cas-kecekapan nyahcas pek bateri adalah sangat tinggi (melebihi 95%), cas-kecekapan nyahcas boleh dianggarkan sebagai 1 atau sama dengan nilai tetap tertentu. Menggunakan kaedah ini untuk mengira SOC boleh mencapai keputusan yang agak baik. Ralat terkumpul setiap kitaran nyahcas-pada asasnya dihapuskan apabila pengecasan seterusnya selesai bersama-sama dengan penentukuran semula nilai SOC awal.
Dengan melakukan-ukuran ketepatan tinggi bagi maklumat voltan, arus dan suhu bateri untuk memastikan ketepatan input anggaran SOC; dengan mewujudkan model bateri yang berkesan melalui analisis teori dan pemasangan data eksperimen; dengan membetulkan SOC pada penghujung cas dan pelepasan untuk menghapuskan ralat SOC terkumpul; dan dengan mengambil kira faktor kecekapan cas bateri-, suhu, penuaan dan kesan nyahcas sendiri-, anggaran ketepatan tinggi SOC sistem dicapai. Keadaan bateri-bagi-algoritma anggaran cas ditunjukkan dalam Rajah 17-12.
(1) Kaedah pengiraan nilai awal SOCNilai awal SOC diperoleh dengan mendarabkan SOC yang disimpan semasa-mati dan SOC yang diperoleh daripada jadual carian suhu-OCV-SOC dengan pekali yang berkaitan dengan masa luar talian sistem. Nilai awal SOC perlu dibaca setiap kali sistem dihidupkan.
(2) Pengiraan nilai SOC sel individu dan pembetulan nilai SOC sel individu berdasarkan nilai SOHKapasiti bateri diperoleh dengan melihat meja menggunakan suhu dan arus pengecasan, dan kapasiti bateri diperbetulkan dengan melihat meja menggunakan SOH. Arus disepadukan menggunakan kaedah ampere-jam dan kemudian dibahagikan dengan kapasiti untuk mendapatkan nilai perubahan SOC. Nilai perubahan SOC ditambah pada nilai awal untuk mendapatkan nilai SOC sel individu.
(3) Pengiraan SOC pek bateriJika sistem dihidupkan semula, nilai awal SOC yang dibaca diambil sebagai SOC pek bateri; jika dalam keadaan nyahcas, SOC pek bateri membaca nilai minimum antara SOC sel individu; jika dalam keadaan pengecasan dan pengecasan tidak selesai, SOC pek bateri membaca nilai SOC modul maksimum; jika dalam keadaan pengecasan dan pengecasan selesai, SOC pek bateri ditetapkan kepada 1.
(4)Kaedah pembetulan SOC sel individu pada akhir pengecasan/nyahcasJika sistem berada dalam keadaan mengecas dan SOC pek bateri lebih besar daripada 0.8, sistem ditakrifkan sebagai berada di penghujung pengecasan; jika sistem berada dalam keadaan nyahcas dan SOC pek bateri kurang daripada 0.3, sistem ditakrifkan sebagai berada di penghujung nyahcas. Jika sistem berada di penghujung pengecasan/penyahcasan, SOC perlu diperbetulkan. Kaedah pengiraan SOC pada akhir cas/nyahcas adalah untuk mendapatkan nilai SOC dengan melihat jadual menggunakan suhu, arus cas/nyahcas, dan voltan.
