Оценка состояния батареи BMS: ключевые данные SOC, SOH и SOP

В современную эпоху новой энергетики применение технологии аккумуляторов повсюду, от электромобилей до систем возобновляемой энергетики и всех видов потребительских электронных продуктов.В качестве основного компонента батарейной системы, одна из его ключевых обязанностей заключается в точном оценке состояния батареи, включая состояние зарядки (SOC), состояние состояния (SOH) и состояние мощности (SOP).Точная оценка этих параметров состояния имеет решающее значение для эффективного, безопасная и надежная работа батареи.

SOC: точно контролировать оставшуюся мощность батареи

SOC (состояние зарядки) - это состояние зарядки батареи, которое отражает пропорциональную связь между оставшейся мощностью батареи и общей емкостью,и он интуитивно отображает "маржу емкости" аккумулятора точно так же, как топливный прибор автомобиляНиже приведены несколько распространенных методов оценки SOC и их характеристики:

• Метод интеграции амфибий:вычислить количество заряда и разряда батареи путем интеграции тока для получения значения SOC. Этот метод прост и прост в использовании, но при длительном использованиииз-за накопления ошибок датчика тока и саморазрядки батареиПоэтому часто необходимо регулярно полностью заряжать батарею для повышения точности оценки.
• Метод напряжения открытой цепи:Оценка, основанная на соответствии напряжения открытой цепи аккумулятора и SOC. После того, как аккумулятор оставляется в состоянии ожидания в течение определенного периода времени,измерять напряжение открытой цепи и сравнивать его с заранее установленной кривой напряжения открытой цепи-SOC для получения текущего значения SOCПреимущество этого метода заключается в том, что он имеет высокую точность и не зависит от саморазряда батареи, но требует, чтобы батарея была в статическом состоянии.и кривая напряжения-SOC открытой цепи изменится из-за таких факторов, как температура и старение батареи, поэтому эти факторы должны быть компенсированы.
• Метод фильтрации Калмана:Это рекурсивный алгоритм, основанный на модели пространства состояния, который может объединить информацию из нескольких источников, таких как напряжение батареи, ток, температура и т. д., обновить оценку SOC в режиме реального времени,и подавлять шум измерений и ошибки моделиОн обладает высокой точностью оценки и сильной антиинтерференционной способностью и является одним из самых передовых методов оценки SOC в настоящее время.расчетный объем данного метода относительно большой и требует высокой производительности процессора.

SOH: Взгляд на состояние батареи

SOH (State of Health) представляет собой состояние состояния батареи, которое отражает степень ухудшения производительности батареи по сравнению с новой батареей,и является важным показателем для оценки срока службы и надежности батареи. Вот несколько обычно используемых методов оценки SOH:

• Метод испытания мощности:SOH определяется путем выполнения полного цикла зарядки и разрядки батареи и измерения соотношения ее фактической емкости к номинальной емкости.Этот метод может напрямую отражать ослабление емкости батареи, с высокой точностью, но требует глубокой зарядки и разрядки батареи, что занимает много времени и оказывает определенное влияние на старение батареи.обычно используется для автономного тестирования и оценки батареи.
• Метод испытания внутреннего сопротивления:Внутреннее сопротивление батареи увеличивается с увеличением старения, поэтому SOH можно оценить путем измерения изменений внутреннего сопротивления батареи.Этот метод прост и прост в применении и в определенной степени может отражать тенденцию старения батареи.Тем не менее, основываясь исключительно на изменениях внутреннего сопротивления для оценки SOH имеет определенные ограничения, потому что внутреннее сопротивление также будет зависеть от таких факторов, как температура и SOC.
• Метод распознавания моделей данных:Использовать алгоритмы машинного обучения, такие как искусственные нейронные сети, поддерживающие векторные машины и т. д., чтобы изучать и анализировать исторические данные батареи и данные запуска в режиме реального времени,установить модель состояния батареи, и предсказывать SOH на основе данных входных характеристик. Этот метод может добывать сложные нелинейные отношения в данных батареи, с высокой точностью оценки и адаптивностью,но требует большого количества учебных данных и профессиональных способностей обработки и анализа данных.

SOP: точно оценить мощность батареи

SOP (State of Power) относится к максимальной мощности, которую батарея может безопасно выпускать или поглощать в определенный момент.Ниже приведены несколько методов оценки SOP и их характеристики::

• Метод оценки на основе модели батареи:путем установления эквивалентной схемы модели или термодинамической модели аккумулятора, объединяя информацию о состоянии аккумулятора, такую как SOC, температура, ток и т.д.,параметры, такие как внутреннее сопротивление батареиЭтот метод может точно отражать характеристики мощности батареи,но установление модели и идентификация параметров относительно сложны, и требуется точность модели и вычислительные возможности батареи.
• Метод машинного обучения:Использовать алгоритмы машинного обучения для изучения и обучения исторических данных мощности батареи и связанных с ними характеристик состояния, и создать модели прогнозирования SOP, такие как нейронные сети, деревья решений,и т.д.Этот метод может автоматически изучать характеристики питания батареи на основе большого количества исторических данных и имеет сильную адаптивность и антиинтерферентную способность,но требуется большое количество точных данных во время процесса обучения модели, а интерпретативность модели относительно низкая.

Сценарии применения для оценки состояния батареи

• Электромобили:Точная оценка SOC может предоставить надежную информацию о дальности для водителей электромобилей, чтобы избежать перерывов вождения, вызванных недостаточной мощностью;Оценка SOH помогает предсказать срок службы батареи и быстро напоминает пользователям об обслуживании или замене батареи; оценка SOP может гарантировать, что транспортное средство может работать нормально в условиях высокой мощности, таких как ускорение и подъем, избегая перегрузки и повреждения батареи,повышение безопасности и надежности транспортного средства.
• Система возобновляемой энергии:В системах производства электроэнергии из возобновляемых источников, таких как солнечная и ветряная энергия,Точная оценка состояния батареи BMS может обеспечить эффективное использование и стабильную работу системы хранения энергииРазумно управляя процессом зарядки и разрядки батареи, оптимизируя распределение и планирование энергии в соответствии с SOC и SOP,повышение уровня использования возобновляемой энергии и надежности электроснабжения, продлевая срок службы батареи и снижая затраты на обслуживание системы.

Тенденции развития

С постоянным развитием технологии аккумуляторов и растущим спросом на применение технология оценки состояния аккумуляторов BMS также постоянно совершенствуется и совершенствуется.Оценки состояния батареи будут развиваться в следующих направлениях::

• Более высокая точность и надежность:Благодаря более совершенным технологиям датчиков, алгоритмам обработки сигналов и методам слияния данных точность и надежность оценки SOC, SOH и SOP еще больше улучшаются,уменьшаются ошибки и неопределенности в оценках;, и более мощную поддержку более совершенного управления и безопасной эксплуатации батарей.
• Более интеллектуальные алгоритмы:Технологии искусственного интеллекта, такие как глубокое обучение и обучение с усилением, будут широко использоваться для оценки состояния батареи.позволяет BMS автоматически изучать сложные характеристики батареи