SOC算法局限性研究总结.ppt

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1、SOC算法局限性研究算法局限性研究总结SOC算法1 常用的SOC算法：安时法、电压法、内阻法、神经网络法和卡尔曼滤波法等。2 安时法将电池看作黑箱，不关心电池内部的结构，算法简单易行，被广泛应用，但是它会产生累积误差且无法消除；3 电压法和内阻法是根据电池电压电压法和内阻法是根据电池电压和内阻与SOC的固定函数关系来对SOC进行估计，也得到了广泛应用；4 神经网络法和卡尔曼滤波法是最近几年才应用于SOC估计中的智能算法，原理较为复杂，实现起来有一定难度。2SOC算法总结SOC估计算法优点缺点适用场合卡尔曼滤波法不仅能获得SOC的估计值，还能得到估计误差能力要求高适用各种电池，尤其适合电流波动大

2、的动力汽车的SOC估计开路电压法简单易行，精度较高电池组需静止较长时间达稳定状态，克服自恢复效应，很难确定达稳状时间。只适应电动汽车停车检测，不满足在线检测要求内阻法电池放电后期具有较高精度和较好适应性电池单体内阻检测较困难，放电初期内阻变化不大，增加测量难度适应于放电后期SOC估计，可以安时法组合利用负载电压法可在线估计SOC,恒流放电效果好不适应变电流或剧烈波动的放电工况很少应用到实车，常用来作为充放电截止依据3SOC算法总结SOC估计算法优点缺点适用场合线性模型法对测量误差和错误的初始条件有很多的鲁棒性适应范围不广适用低电流，SOC缓慢变化的情况AH计量法法只要能精确测量放电电流，且有足

3、够的估计起始点查询，那么是一种简单且可靠的方法因电流精度导致累计误差，要考虑充放电效率，放电倍率，在高温，电流波动误差很大只适应所有电动汽车电池人工神经网络快速方便，具有较高精度，可以现场工矿确定电池SOC需要大量参考数据进行训练，估计方法受训练数据和方法影响很大适用各种电池放电实验法具有可靠，精度高的优点需要较长时间，测量时电池必须处于脱机状态电池的检修和维护动态逼近法简单精度一般精度不高的场合4开路法存在的问题1.由于不同充放电比率时电池组的电压不一致，因此对电流波动比较大的场合，这种方式的计量将失去意义。2 不同时期电池组的内阻大小不一样，测量方式的测量精度很低。3 对单体电池的估计要优

4、于电池组，单体电池不均衡，会导致电池组的容量低时电压会很高。5容量积分法存在问题1 不同放电比率状态下以Qm的值不同。2 电池的自放电与存放时间和温度有很大关系3 多次循环之后会出现一些误差积累4使用一段时间后，已知SOC和测量SOC来计算误差纠正因子。但仍存在问题6电池内阻法弊端1一般内阻测试法较多用于铅酸电池和镍氢电池2 在线测量存在问题，单体电池测量还比较精确3 在线测量的接触电阻以与单体电池的轮换选择，因此内阻测量误差较大4 电池组循环过程中内阻变化不大，误差很大7卡尔曼滤波法步骤与局限性1 开路电压法估计电池的初始容量2 电池容量的影响因素作为系统噪声3卡尔曼滤波最小方差估计最优化递

5、推算法4 实际使用中较复杂，同样需要电压的精确校5 温度、自放电率以与放电倍率对容量的影响考虑的不够全面8电量计量受到诸多因素的影响1 放电电流的影响（电流积分法，电流变化较大的系统，存在着一定的误差）2 温度的影响3 电池容量衰减的影响（循环过程中）4 电池的自放电影响（内部的化学反应，与温度成正比，按实验数据修正）5 一致性的影响（电池组的电量估算是按照总体电池的电压来估算和校正的，电池差异大精度差）6 其它影响（电池组管理系统的功耗影响）9目前研究状况1 4串以下的小型电池组采用开路法，大型电池组，一般利用电流积分法。2 影响精度，校正-电压校正。神经网络或者卡尔曼滤波法等，考虑了一些电

6、池组循环变化和温度的影响，但为考虑电池组的自放电率和电池组管理系统功耗，循环寿命的因素，致使精度低10不均衡产生原因(1)电池制作过程中，由于工艺等原因，使得同批次电池的容量、内阻等存在差异。(2)电池自放电率的不同，长时间的积累，造成电池的容量的差异也不能忽视。(3)电池使用过程中，由于使用环境如温度、电路板的差异，导致电池容量的不平衡。(4)电池组合前，由于筛选原则的不完善，导致的单体电池之间的不均衡。11不均衡导致结果1 不一致性，使某些单体电池容量加速衰减。2 由于电池组的容量是由单体电池最小容量定的，因此这些差异将使电池组的使用寿命缩短。3 电池组的充放电过程中需要使用均衡电路12电

7、压检测电路的现状1 差模测量和共模测量132 浮动地技术测量电池端电压 由于串联在一起的电池组总电压达几十伏，甚至上百伏，远远高于模拟开关的正常工作电压，因此需要使地电位随测量不同电池电压时自动浮动来保证测量正常进行。测量时窗口比较器自动判断当前地电位是否合适。如果正好，启动AD进行测量;如果太高或太低，则通过控制器经D/A对地电位浮动控制。该方法虽然可以达到较高的测量精度，但是地电位经常受现场干扰发生变化，不能对地电位进行精确控制，影响整个系统的测量精度。143 V/F转换法 V/F法:在多路输入信号的选择上采用模拟开关进行选通，在模拟信号的转换上采用可编程定时器的V/F转换器。但采用V/F

8、转换作为AD转换器的缺点是响应速度慢、在小信号范围内线性度差、精度低。用光电隔离器件和大电解电容器构成采样，保持电路来测量蓄电池组中单只电池电压。此电路缺点是:在AD转换过程中，电容上的电压发生变化，使其精度趋低，而且电容充放电时间与晶体管和隔离芯片等器件动作延迟决定采样时间长等缺点。154 直接采样法（无须电阻分压网络或改变地电位存在电阻匹配和漏电流的缺点）165 分立元件实现的差模法176 运放功能的电压转换电路187集成芯片的电压转换电路 目前有一些芯片把差分放大电路集成，使得电阻匹配的问题，以与温度漂移等大为减少，测试精度也高。但是由于此类芯片价格太高，每个单体电池需要一个差分放大芯片

9、，导致了实际应用中成本问题。198 单个电压转换电路 也有一些目前采用了每个单体电池用一个单片机来采样控制，这种方法解决了传统方法的电阻配对问题。但是由于AD采样一般都集成于单片机中，采样精度为10位，这样对于5V的电池电压，理论采样精度为4.88mV，实际采样精度在20mV以上。因此精度太低，如果为了提高精度，成本则大幅上升。该方法的漏电流也较大，仅适合于对成本要求不太严格的场合。209 光藕隔离式的转换电路 还有一些利用光藕的电流放大倍率来确定电压，同时也实现了电池组高压的隔离。但是由一于光藕的电流放大倍率偏移比较大，且受温度的影响变化很大。在实际中，电压的检测精度要求高，因此不适合。21

10、10开关阵选择电路 通过很多继电器开关的选择，每次选出一个电池电压进行采样和检测，对于串数多的电池组，电路太复杂，开关控制是问题。22电压检测电路存在问题(l)精度问题。电压检测电路是均衡电路的依据，因此电压的精度要求较高。铿离子电池组单体电池电压差异大于50mV就认为电池组不一致，对于电压检测电路的精度一般要求在lmV左右。上述的1、2、3、8存在这样的问题。(2)温漂问题。铿离子电池的工作温度范围较宽，因此要求电压检测电路的温漂较小，以保证测量的精度。上述的1、2、5、9存在温漂大的问题。(3)复杂度问题。电池组的管理系统本身功能很多，因此要求电压检测电路尽量简单。而许多电压检测电路太复杂，尤其是在多串电池组中，复杂的检测电路使得管理系统体积太大。上述的3、8、9、10电路较复杂。(4)成本高。在实际应用中，成本问题是电路设计的一个重要考虑因素。因此一些成本高的电路仅适合于精度要求高，而成本要求低的场合。上述的7、8、10电路的成本较高。(5)漏电流问题。电压检测电路的漏电流会导致电池组的不一致性，因此很多电压检测电路在实际应用中需要和模拟开关一起使用。上述的l、2、4、5、6、7、8、9都存在着漏电流的问题。(6)电阻配对的问题。在一些电压检测电路中，一些电阻对需要阻值严格匹配，不然在实际使用过程中会导致测量的误差。上述的1、4、5、6存在这样的问题。23