SOC-berekeningsmethoden

Wat is SOC?

De State of Charge (SOC) van een batterij is de verhouding tussen de huidige beschikbare lading en de totale laadcapaciteit, meestal uitgedrukt als een percentage. Het nauwkeurig berekenen van de SOC is cruciaal bij aBatterijbeheersysteem (BMS)omdat het helpt bij het bepalen van de resterende energie, het beheren van het batterijgebruik encontrole van laad- en ontlaadprocessen, waardoor de levensduur van de batterij wordt verlengd.

De twee belangrijkste methoden die worden gebruikt om de SOC te berekenen zijn de huidige integratiemethode en de nullastspanningsmethode. Beide hebben hun voor- en nadelen, en elk introduceert bepaalde fouten. Daarom worden deze methoden in praktische toepassingen vaak gecombineerd om de nauwkeurigheid te verbeteren.

 

1. Huidige integratiemethode

De huidige integratiemethode berekent de SOC door de laad- en ontlaadstromen te integreren. Het voordeel ligt in de eenvoud ervan, waardoor kalibratie niet nodig is. De stappen zijn als volgt:

1. Registreer de SOC aan het begin van het opladen of ontladen.
2. Meet de stroom tijdens het laden en ontladen.
3. Integreer de stroom om de verantwoordelijke verandering te vinden.
4. Bereken de huidige SOC met behulp van de initiële SOC en de kostenwijziging.

De formule is:

SOC=initiële SOC+Q∫(I⋅dt)​

waarI is de stroomsterkte, Q is de batterijcapaciteit en dt is het tijdsinterval.

Het is belangrijk op te merken dat de huidige integratiemethode vanwege interne weerstand en andere factoren een zekere mate van fouten vertoont. Bovendien zijn langere perioden van opladen en ontladen vereist om nauwkeurigere resultaten te bereiken.

 

2. Open circuit spanningsmethode

De nullastspanningsmethode (OCV) berekent de SOC door de accuspanning te meten wanneer er geen belasting is. De eenvoud is het belangrijkste voordeel, omdat er geen stroommeting nodig is. De stappen zijn:

1. Breng de relatie tussen SOC en OCV tot stand op basis van het batterijmodel en de gegevens van de fabrikant.
2. Meet de OCV van de batterij.
3. Bereken de SOC met behulp van de SOC-OCV-relatie.

Houd er rekening mee dat de SOC-OCV-curve verandert met het gebruik en de levensduur van de batterij, waardoor periodieke kalibratie nodig is om de nauwkeurigheid te behouden. Interne weerstand heeft ook invloed op deze methode, en fouten zijn groter bij hoge ontladingstoestanden.

 

3. Combinatie van huidige integratie- en OCV-methoden

Om de nauwkeurigheid te verbeteren worden de huidige integratie- en OCV-methoden vaak gecombineerd. De stappen voor deze aanpak zijn:

1. Gebruik de huidige integratiemethode om het laden en ontladen te volgen en verkrijg SOC1.
2. Meet de OCV en gebruik de SOC-OCV-relatie om SOC2 te berekenen.
3. Combineer SOC1 en SOC2 om de uiteindelijke SOC te krijgen.

De formule is:

SOC=k1⋅SOC1+k2⋅SOC2

waark1 en k2 zijn gewichtscoëfficiënten die optellen tot 1. De keuze van de coëfficiënten hangt af van het batterijgebruik, de testtijd en de nauwkeurigheid. Typisch is k1 groter voor langere laad-/ontlaadtests, en k2 is groter voor nauwkeurigere OCV-metingen.

Kalibratie en correctie zijn nodig om nauwkeurigheid te garanderen bij het combineren van methoden, omdat interne weerstand en temperatuur ook van invloed zijn op de resultaten.

 

Conclusie

De huidige integratiemethode en OCV-methode zijn de belangrijkste technieken voor SOC-berekening, elk met zijn eigen voor- en nadelen. Het combineren van beide methoden kan de nauwkeurigheid en betrouwbaarheid vergroten. Kalibratie en correctie zijn echter essentieel voor een nauwkeurige SOC-bepaling.