Anatomy of Battery Management System (BMS)
Uppskattning av batteriets laddningstillstånd (SOC) via Ampere-timme integrationsmetod
01 Matematisk formel
Ampere-hour Integration-metoden (även känd som Coulomb Counting) är en allmänt använd teknik för att uppskatta batteri-SOC. Dess grundläggande princip är att integrera ström över tid för att bestämma variationen i batteriets SOC.
Den matematiska formeln för SOC-beräkning är följande:
Där:
SOC0: Initial SOC (State of Charge)
Qn: Batteriets nominella/nominella kapacitet
η: Coulombisk effektivitet (med hänsyn till laddnings-/urladdningseffektivitet)
I(r): Real-tidsström (definierad som positiv under laddning och negativ under urladdning)
02 Detaljerat exempel på Ampere-timme integration
För att grundligt förstå beräkningsmekanismen för Ampere-timmeintegreringsmetoden under dynamiska driftsförhållanden, låt oss analysera en fallstudie som involverar strömintegrering i realtid.-
Steg 1: Bestäm initial SOC och batterikapacitet
Antag att batteriets initiala SOC är 100 % (fulladdat status) och dess nominella kapacitet är 100 Ah (Ampere-timmar).
Steg 2: Spela in ström och tid
Registrera batteriströmprofilen över tid under en viss period.
1:a timmen: Batteriet laddas ur med en konstant ström på -5 A.
2:a timmen: Batteriet fortsätter att laddas ur och strömmen ändras till -3 A.
3:e timmen: Batteriet laddas och strömmen ändras till +2 A.
Obs: Strömmen är negativ under urladdning och positiv under laddning.
Steg 3: Beräkna förändringen i batteriladdning (\\(Q\\))
Enligt formeln för elektrisk laddning:Q=i*t
1:a timmen: △Q1=-5A×1h =-5Ah
2:a timmen: △Q2=-3A×1h =-3Ah
3:e timmen:△Q3=+2A×1h =+2Ah
Total laddningsvariation: △Q=△Q1+△Q2+△Q3=(-5Ah)+(-3Ah)+(+2Ah) =-6Ah
Steg 4: Beräkna aktuell SOC
100%SOC=100%+(-6Ah/100Ah)×100%=94%
03 Arbetsflöde för beräkning
Baserat på exemplet ovan kan beräkningsarbetsflödet för Ampere-timme integrationsmetoden sammanfattas enligt följande:
Mät ström: Mät först strömvärdena under batteriladdning och urladdning (metoderna för strömmätning har introducerats tidigare; intresserade läsare kan klicka på länken i början av artikeln för att se dem).
Rekordtid: Logga de aktuella värdena tillsammans med deras motsvarande tidsstämplar.
Beräkna periodavgift: Beräkna förändringen i laddningen inom varje provtagningsperiod ix△t.
Ackumulera laddning: Summera laddningsvariationerna över alla provtagningsperioder.
Uppskatta nuvarande SOC: Uppskatta aktuell SOC baserat på det initiala SOC-värdet och den ackumulerade laddningsvariationen.
04 Viktiga överväganden
Strömmätnoggrannhet: Strömmätningarnas noggrannhet påverkar direkt precisionen i SOC-uppskattningen.
Förvärv av nominell kapacitet: Batteriets nominella kapacitet måste erhållas korrekt.
Begränsningar och Multi-algoritmfusion: Integrationsmetoden Ampere-timme kan inte ta hänsyn till effekterna av batteritemperatur, åldrande och andra faktorer på batterikapaciteten. I praktiska tillämpningar är det vanligtvis sammansmält med andra metoder (som Open Circuit Voltage [OCV]-metoden) för att förbättra noggrannheten i SOC-uppskattningen.
