数事技术与率用
锂电管理系统SOC估值算法比较分析
算法分析
许兴阳1李辉1.2
(1.芜湖市公共资源交易中心安徽芜湖241000;2.安徽师范大学物理与电子信息学院安徽芜湖241000)
摘要随看新能源技水的深入发展,锂电池应用正在不断广泛音及,对锂电池相关配套方面的研究也日益的深入、成熟。与铝酸和镍氢电池相比锂电池具有单体电压高;质量体积小；能量大循环寿命长；无记忆效应;无污染等优点,非常遗含用作电动类产品的动力源川。在锂电应用中，最重要的是锂电管理系统的研制和开发,而锂电管理系统中SOC的精确估计对锂电管理系统具有重要意义。本文介绍了影响锂电SOC的重要因素,阐述了日前常用的SOC估计算法并进行了比较分新；最后对锂电SOC估计算法的实用化进行了预测和展望。
关键词SOC估值算法锂电管理系统卡尔受滤波
中图分类号：TM912 1前言
文献标识码:A
锂电池(组)使用中由于严禁过充过放电，所以在使用过程中必须配备能实时监控的锂电管理系统，以确保所有电芯的安全。另方面由于单体锂电池的标称电压只有3.2-3.7V，为了适用于不同场合的多种负载，就必须用单体进行申并联组合来组成达到负载要求的电池组。由于各单体电池之闻间必然存在的差异性，导致电池组的各项性能指标呈下滑趋势，如串联电池组组容量等于单体容量最小的那一节的容量，电池组的内阻大于所有单体电池内阻之和，循环次数(即使用寿命)比单体使用时明显减少等，所以完善的锂电管理系统(BMS)不仅包括先进的保护技术，还应针对各应用领域的特点制定合理的均衡方案，为锂电更安全高效的工作保驾护航。由于只有荷电状态(StateofCharge,SOC)可以准确的表征电池能量状态所以电池组均衡本质上应是SOC均衡，即保证电池组中单体容量接近，充电时单体能同时充满，放电时能同时放完；所以合理的SOC估计算法是均衡的前提和基础。同时，准确的SOC估计还能够避免过冲过放，合理安排电动系统工作，以及提高报警等操作的可靠性。 2SOC影响因素
电池的荷电状态(State of Charge,SOC)指的是电池中剩余的可用电量。SOC不能直接测得，但是可以根据电流、电压、内阻、温
度等外部特性进行估算，经典的SOC可用式 sOc=%×100%
(1)
0
定义，其中Q,表示剩余可用电量，Q表示额定容量。
动力电池组是一个复杂的非线性系统，影响SOC估算的因素很多，分析这些因素是研究SOC估算算法的重要内容，也是锂电管理系统建模的基础。影响锂电SOC的主要因素有2；
(1)放电倍率。在电池放电过程中，常以C的倍数电流放电，这单的C就称为放电倍率，它和电池额定容量具有相关性，电池放电倍率越小，电池能放出的电量就越多，相反，放电倍率越大放出的电量就越少。
(2)温度，随着电池温度的上升，内部粒子的运动将会逐渐剧烈相应的提高了电池内部活性物质的利用率。因此在合理范围内提高电池温度会增加释放的电量；相反，若电池温度较低，电池释放的电量也会减少。
(3)寿命随着电池充放电循环次数的增多，电池会发生老化，其收移日期：2015-07-22
文章编号:1007-9416(2015)08-0151-02
容量也会减少，一般容量下降为正常值的70%以下就需要更换，
(4)自放电。电池在生产过程中会引人部分杂质，导致正负极的活性物质构成微小的电动势，从面引起电解质小范围内产生放电，另外电解质分布不均勾也会引起自放电。自放电最终会导致电池内部的活性物质逐渐变少，电池容量也会随之减少，最终影响电池利余电量的估算，
(5)电池组不一致性。电池在制造过程中，由于材料、工艺等方面的差异，不同批次的电池之间会有较大的差异，基至同一厂家生产的同一批次的电池很多性能指标都不尽相同，这一点在国内目前的制造水平下尤其突出。目前电量的估算方法都是基于样本的特性，因此样本电池与实际电池的不一致性会影响电池电量的估算。
(6)自恢复效应。自恢复效应指的是电池放电到截至电压后，经过一段时间静置又可以放出一定电量。尤其是当电池以较大倍率放电到截止电压时，又以小倍率放电就能放出一定电量。自恢复效应与较多因素有关，很难找到较好的数学模型加以分析，不利于SOC 的精确估算。
3SOC估计算法
锂电内部的电化学反应过程极为复杂，影响其SOC的因素很多，因此精确估算SOC一直是锂电管理系统设计的重点和难点。目前锂电SOC的估算方法常采用对电池的外特性，如电压，电流、充放电倍率、电池寿命、温度等参数的检测来推断。经典的SOC估算方法有开路电压法、安时积分法等，近些年国内外又相继提出了几种较复杂的估算SOC的新型算法，如神经网络算法3、卡尔曼滤波法等，
3.1安时积分法
安时积分法通过计算一段时间内电池充放电时流进或流出的容量来计算SOC，算得SOC值后再根据环境温度和充放电倍率这些影响因素对其进行补偿。该方法已成功用于消费电子产品SOC的估计，安时法计算SOC值可根据以下表达式进行：
SOC = SOC,
1
Jn·idt
o
(2)
上式中SOC为电池初始电量，.表示电池标称容量，n为电池效率系数，受温度和充放电倍率影响，表示电池工作电流，放电时为正，充电为负。安时积分法也存在以下几个间题4：(1)SOC初始值
本文资助基金：芜湖市2013年度科技计划重点项目，项目号2013cy06;安徽师范大学创新基金，项目号901-741404
作者简介：许兴阳(1979一),男，安微芜湖人,工学硕士,芜湖市公共资源交易中心信息部主任，工程师,主要研究方向：系统工程，
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