Oszacowanie stanu baterii BMS: kluczowe informacje dotyczące SOC, SOH i SOP

W dzisiejszej nowej erze energetycznej zastosowanie technologii akumulatorów jest wszędzie, od pojazdów elektrycznych po systemy energii odnawialnej, aż po wszelkiego rodzaju produkty elektroniczne.Jako podstawowy element systemu baterii, jedną z jego głównych zadań jest dokładne oszacowanie stanu akumulatora, w tym stanu ładowania (SOC), stanu stanu (SOH) i stanu mocy (SOP).Dokładne oszacowanie tych parametrów stanu ma kluczowe znaczenie, bezpieczne i niezawodne działanie baterii.

SOC: Dokładne sterowanie pozostałą mocą baterii

SOC (State of Charge) oznacza stan naładowania akumulatora. Odzwierciedla proporcjonalny stosunek między pozostałą mocą akumulatora a całkowitą pojemnością,i intuicyjnie wyświetla "marżę pojemności" akumulatora tak jak miernik paliwa w samochodziePoniżej przedstawiono kilka powszechnych metod szacowania SOC i ich cechy:

• Metoda integracji amfibiejnej:obliczyć ilość ładowania i rozładowania akumulatora poprzez zintegrowanie prądu w celu uzyskania wartości SOC.z powodu akumulacji błędów czujnika prądu i samoobciążenia baterii, błąd szacunkowy SOC może wzrosnąć. Dlatego często konieczne jest regularne pełne ładowanie baterii w celu poprawy dokładności szacunkowej.
• Metoda napięcia otwartego obwodu:Szacunek oparty na zgodności napięcia otwartego obwodu akumulatora z napięciem SOC.pomiar napięcia otwartego obwodu i porównanie go z wstępnie ustaloną krzywą napięcia otwartego obwodu-SOC w celu uzyskania bieżącej wartości SOCZaletą tej metody jest jej wysoka dokładność i niezależność od samoobciążenia baterii, ale wymaga, aby bateria była w stanie statycznym,i krzywa napięcia SOC otwartego obwodu zmieni się ze względu na czynniki takie jak temperatura i starzenie się baterii, więc te czynniki muszą zostać skompensowane.
• Metoda filtrowania Kalmana:To rekursywny algorytm oparty na modelu przestrzennym, który może łączyć wiele źródeł informacji, takich jak napięcie baterii, prąd, temperatura itp., Aktualizować szacunek SOC w czasie rzeczywistym,i tłumić hałas pomiarowy i błąd modeluPosiada wysoką dokładność szacowania i silną zdolność przeciwdziałania zakłóceniom i jest obecnie jedną z najbardziej zaawansowanych metod szacowania SOC.ilość obliczeń tej metody jest stosunkowo duża i wymaga wysokiej wydajności procesora.

SOH: Wgląd w stan baterii

SOH (State of Health) oznacza stan zdrowia akumulatora, który odzwierciedla stopień pogorszenia wydajności akumulatora w stosunku do nowego akumulatora,jest ważnym wskaźnikiem oceny trwałości i niezawodności baterii. Oto kilka powszechnie stosowanych metod szacowania SOH:

• Metoda badania zdolności:SOH określa się poprzez przeprowadzenie całkowitego cyklu ładowania i rozładowania akumulatora i pomiar stosunku jego rzeczywistej pojemności do pojemności nominalnej.Ta metoda może bezpośrednio odzwierciedlać osłabienie pojemności akumulatora, z wysoką dokładnością, ale wymaga głębokiego ładowania i rozładowania baterii, co zajmuje dużo czasu i będzie miało pewien wpływ na starzenie się baterii.jest zwykle stosowany do badań i oceny baterii w trybie offline.
• Metoda badania odporności wewnętrznej:Opór wewnętrzny baterii wzrasta wraz ze wzrostem wieku, więc SOH można oszacować poprzez pomiar zmian wewnętrznego oporu baterii.Metoda ta jest prosta i łatwa do wdrożenia i może w pewnym stopniu odzwierciedlać tendencję starzenia się akumulatoraJednakże zależność wyłącznie od zmian rezystancji wewnętrznej w celu oceny SOH ma pewne ograniczenia, ponieważ na rezystancję wewnętrzną będą również wpływać czynniki takie jak temperatura i SOC.
• Metoda rozpoznawania wzorców danych:Wykorzystanie algorytmów uczenia maszynowego, takich jak sztuczne sieci neuronowe, wspierające maszyny wektorowe itp., w celu uczenia się i analizowania danych historycznych baterii i danych bieżących w czasie rzeczywistym,ustalenie modelu stanu zdrowia baterii, i przewidywać SOH na podstawie danych o funkcjach wejściowych.ale wymaga dużej ilości danych szkoleniowych oraz profesjonalnych umiejętności przetwarzania i analizy danych.

SOP: Dokładna ocena mocy baterii

SOP (State of Power) odnosi się do maksymalnej mocy, którą akumulator może bezpiecznie wytwarzać lub pochłaniać w określonym momencie.Poniżej przedstawiono kilka metod szacowania SOP i ich cechy:

• Metoda szacowania oparta na modelu baterii:Wprowadzając równoważny model obwodu lub model termodynamiczny akumulatora, łącząc informacje o stanie akumulatora, takie jak SOC, temperatura, prąd itp.,parametry takie jak wewnętrzny opór akumulatora, napięcie polaryzacyjne itp., i otrzymuje się SOP.ale ustalenie modelu i identyfikacja parametrów są stosunkowo skomplikowane, a także dokładność modelu i możliwości obliczeniowe baterii.
• Metoda uczenia maszynowego:Wykorzystanie algorytmów uczenia maszynowego do uczenia się i szkolenia danych historycznych o mocy akumulatora i powiązanych cechach stanu oraz ustanowienia modeli przewidywania SOP, takich jak sieci neuronowe, drzewa decyzji,itd.Metoda ta może automatycznie uczyć się charakterystyki mocy akumulatora na podstawie dużej ilości danych historycznych i ma silną zdolność adaptacyjną i zdolność przeciwdziałania zakłóceniom,ale podczas procesu szkolenia modelu wymagana jest duża ilość dokładnych danych, a interpretacja modelu jest stosunkowo słaba.

Scenariusze zastosowań do oszacowania stanu baterii

• Pojazdy elektryczne:Dokładna ocena SOC może zapewnić kierowcom pojazdów elektrycznych wiarygodne informacje o zasięgu, aby uniknąć przerw jazdy spowodowanych niewystarczającą mocą;Ocena SOH pomaga przewidzieć okres użytkowania baterii i natychmiast przypomina użytkownikom o konserwacji lub wymianie baterii; szacunek SOP może zapewnić, że pojazd może normalnie pracować w warunkach dużej mocy, takich jak przyspieszenie i wspinaczka, unikając jednocześnie przeciążenia i uszkodzenia baterii,poprawa bezpieczeństwa i niezawodności pojazdu.
• System energii odnawialnej:W systemach wytwarzania energii ze źródeł odnawialnych, takich jak energia słoneczna i wiatrowa,Dokładne oszacowanie stanu baterii przez BMS może zapewnić efektywne wykorzystanie i stabilną pracę systemu magazynowania energii. Rozsądnie zarządzając procesem ładowania i rozładowywania baterii, optymalizując dystrybucję i planowanie energii zgodnie z SOC i SOP,poprawa wskaźnika wykorzystania energii ze źródeł odnawialnych i niezawodności dostaw energii, wydłużając żywotność baterii i zmniejszając koszty utrzymania systemu.

Tendencje rozwoju

Wraz z ciągłym rozwojem technologii akumulatorów i rosnącym zapotrzebowaniem na aplikacje technologia oceny stanu akumulatorów BMS również stale innowuje i doskonali się.Szacunki stanu baterii będą się rozwijać w następujących kierunkach::

• Większa dokładność i niezawodność:Dzięki zaawansowanej technologii czujników, algorytmom przetwarzania sygnałów i metodom fuzji danych dokładność i niezawodność szacunków SOC, SOH i SOP są jeszcze bardziej ulepszone,zmniejsza się liczbę błędów i niepewności w ocenie, a także większe wsparcie dla precyzyjnego zarządzania i bezpiecznej eksploatacji akumulatorów.
• Bardziej inteligentne algorytmy:Technologie sztucznej inteligencji, takie jak uczenie głębokie i uczenie wzmacniające, będą szeroko stosowane w szacowaniu stanu baterii,umożliwiające BMS automatyczne poznawanie złożonych cech akumulatora