Vergelijking van voorspellingsmethoden voor het opladen van de laadtoestand (SOC) van lithium-batterijen

著者：Iflowpower – Dodávateľ prenosných elektrární

Ten eerste de laadtoestand (SOC), waarbij SOC staat voor stateofcharge en betrekking heeft op de laadtoestand van de accu. Vanuit verschillende invalshoeken, zoals elektriciteit, energie, etc., heeft SOC verschillende betekenissen.

De SOC van de US Advanced Battery Federation (USABC) wordt veelvuldig gebruikt. Deze SOC is de verhouding tussen de nominale capaciteit bij het resterende vermogen en dezelfde omstandigheden bij een bepaalde ontladingssnelheid. De bijbehorende rekenformule luidt: qm, de maximale ontlaadcapaciteit wanneer de batterij wordt ontladen volgens de constante stroom I; Q (in) zit in de T tijd, de batterij laat de batterij onder de batterij onder de batterij los. Ten tweede, de voorspellingsmethode voor de laadtoestand van lithium-ionbatterijen De laadtoestand van de lithium-ionbatterij is een van de belangrijke parameters van het batterijbeheersysteem, maar ook de basis voor de laad- en ontlaadregelstrategie van de hele auto en het batterij-evenwichtswerk.

Vanwege de complexiteit van de lithium-ionbatterij zelf kan de scheurtoestand echter niet worden vastgesteld door directe meting, maar alleen aan de hand van bepaalde externe kenmerken van de batterij, zoals de interne weerstand van de batterij, de open circuitspanning, de temperatuur, de stroomsterkte, enz. gerelateerde parameters, met behulp van gerelateerde parameters. Karakteristieke curve of berekeningsformule om voorspellingen over de laadtoestand te voltooien.

De schatting van de laadtoestand van de lithium-ionbatterij is niet-lineair. Momenteel zijn de meest gangbare methoden belangrijk voor ontladingsexperimenten, open circuit voltage-methode, veiligheidspunten, Kalman-filtermethode, neurale netwerkmethode, etc. 1 Het principe van de experimentele ontladingstestmethode is om de batterij in een ononderbroken ontladingstoestand te brengen bij een constante stroom, en de hoeveelheid ontlading te berekenen wanneer de ontlading de afsluitspanning bereikt.

Voorbehandelingswaarde van de constante stroomwaarde en de ontladingstijd die wordt gebruikt wanneer de ontladingsvermogenswaarde wordt ontladen. Met de ontladingsexperimentmethode wordt vaak de laadtoestand van de batterij onder laboratoriumomstandigheden geschat. Veel batterijfabrikanten gebruiken de ontladingsmethode ook om de batterij te testen. Het grote voordeel hiervan is dat de methode eenvoudig is en de schattingsnauwkeurigheid relatief hoog.

Het nadeel wordt ook benadrukt: kan niet worden geladen en neemt veel meettijd in beslag, en bij de ontladingsmeting moet de batterij worden onderbroken, waardoor de batterij offline wordt geplaatst en er niet online kan worden gemeten. De accu van een elektrische auto werkt tijdens het rijden in een werkende staat en de ontlaadstroom is niet constant. Deze methode is niet toepasbaar. De ontladingsexperimentmethode kan echter wel worden gebruikt bij het bepalen van de batterijrevisie en het parametermodel.

2 Open-circuit spanningsmethode De batterij is relatief stabiel na een lange tijd en de functionele relatie tussen de open-circuit spanning en de opgeladen toestand van de batterij is ook relatief stabiel. Als u de laadtoestand van de accu wilt weten, hoeft u alleen maar de open circuitspanning aan beide uiteinden van de accu te meten en de bijbehorende informatie te verkrijgen aan de hand van de OCV-SOC-curve. Het voordeel van de open circuit spanningsmethode is dat deze eenvoudig te bedienen is. Meet eenvoudig de openingsspanningswaarde en de regelkarakteristiek om de waarde van de laadtoestand te verkrijgen.

Er zijn echter veel tekortkomingen: Ten eerste moet de batterijspanning relatief stabiel zijn om nauwkeurige waarden te verkrijgen, maar de batterij mag vaak lange tijd stilstaan, waardoor niet aan de eisen voor realtime bewaking kan worden voldaan. Elektrische auto langdurig parkeren. Wanneer de laadverhouding van de batterij verschilt, veranderen de schommelingen in de stroomsterkte de openingsspanning van de batterij. Hierdoor is de open circuit spanning van de batterij inconsistent en is er een grote afwijking tussen het voorspelde resterende vermogen en het werkelijke resterende vermogen van de batterij.

3 AmateDe Integrale Wet van Frankrijk houdt geen rekening met het gebruik van de binnenkant van de batterij, volgens bepaalde externe kenmerken van het systeem, zoals stroom, tijd, temperatuurcompensatie, enz., door tijd en stroom te integreren, soms enige compensatie toevoegen. De factor wordt berekend om de totale hoeveelheid vermogen te berekenen die uit de batterij stroomt om de laadtoestand van de batterij te schatten. Tegenwoordig wordt in batterijbeheersystemen veelvuldig gebruikgemaakt van de bedrijfstijd.

De berekeningsformule van de veiligheidspuntenmethode is als volgt: Formule, SOC0 is de initiële elektriciteitswaarde van de laadtoestand van de batterij; CE is de nominale capaciteit van de batterij; i (t) is een laad- en ontlaadstroom van de batterij op tijdstip T; T is de laad- en ontlaadtijd; η is de laad- en ontlaadsnelheidscoëfficiënt en wordt de Cullen-efficiëntiecoëfficiënt genoemd, die het vermogensverlies van de batterij in de batterij tijdens het laad- en ontlaadproces weergeeft, dat over het algemeen is gebaseerd op de vergrotings- en temperatuurcorrectiefactor van het laden en ontladen. Het voordeel van de veiligheidsintegraalwet is dat de beperkingen van de batterij zelf relatief klein zijn, de berekeningsmethode eenvoudig en betrouwbaar is en realtime een schatting van de laadtoestand van de batterij kan maken. Het nadeel is dat de veiligheidsmeetmethode in de besturing wordt gedetecteerd. Als de verzamelnauwkeurigheid van de stroom niet hoog is, heeft de gegeven initiële laadstatus een bepaalde fout. Naarmate de systeemlooptijd wordt verlengd, zal de fout zich geleidelijk ophopen, wat van invloed is op het voorspellingsresultaat van de laadstatus.

En omdat de veiligheidspuntenmethode alleen op basis van de externe kenmerken wordt geanalyseerd, zit er een bepaalde fout in de multi-link. Dit blijkt uit de rekenformule van de veiligheidspuntenmethode. Het initiële vermogen van de batterij heeft een grote invloed op de nauwkeurigheid van de berekeningsresultaten. Om de nauwkeurigheid van de stroommeting te verbeteren, worden doorgaans hoogwaardige stroomsensoren gemeten, maar dit wordt verhoogd.

Om dit doel te bereiken, hebben veel wetenschappers een open circuit voltage-methode toegepast, terwijl de applicatieveiligheidsintegraalmethode, gecombineerd met beide, werd toegepast. De open circuit voltage-methode wordt gebruikt om de initiële laadstatus van de batterij te schatten. De geïntegreerde correctiemethode wordt in realtime gebruikt en voegt correctiefactoren toe om de berekeningsnauwkeurigheid te verbeteren. 4 Kalman-filtermethode Het Kalman-filteralgoritme is een minimale equivalente schatting van de toestandsruimtetheorie in het tijdsdomein, die tot de categorie van statistische schattingen behoort. De macro is bedoeld om de ruisimpact op het observatiesignaal te verminderen en te elimineren.

De kern is het beste. Er wordt geschat dat de invoer van het systeem geldig is voor statusvariabelen op basis van de premisse. Het basisprincipe van dit algoritme is om het statusruimtemodel van de ruis en het signaal te gebruiken als een algoritmemodel. Wanneer gemeten, worden de waargenomen waarde van de huidige tijd en de geschatte waarde van de vorige tijd weergegeven en wordt de schatting van de statusvariabele bijgewerkt.

Het Karman-filteralgoritme voorspelt de substantiële laadstatus van de lithium-ionbatterij en gebruikt de gemeten spanningswaarde om de waarde van de voorlopige voorspelling te corrigeren. Het voordeel van de Kalman-filtermethode is dat de computer geschikt is voor realtime operationele verwerking van gegevens, een breed toepassingsgebied heeft, kan worden gebruikt voor niet-lineaire systemen en een goed effect heeft op de voorspelling van de laadtoestand van elektrische voertuigen tijdens het rijden. Het nadeel van de Kalman-filtermethode is dat de nauwkeurigheid van het batterijmodel afhankelijk is van de uitkomsten. Om de nauwkeurigheid en nauwkeurigheid van de algoritmevoorspellingsresultaten te verbeteren, moet u een betrouwbaar batterijmodel opstellen.

Bovendien is het algoritme van de Kalman-filtermethode ingewikkelder, waardoor de rekenhoeveelheid relatief groot is en de operatorprestaties hoog zijn. 5 Het doel van het neurologische netwerk is om het menselijke intelligentiegedrag te imiteren, door middel van een parallelle structuur en een sterk leervermogen om gegevensexpressie te verkrijgen, en kan de overeenkomstige uitvoerrespons geven bij externe prikkeling, en goede niet-lineaire mapping maken. Het principe van de neurale netwerkmethode wordt toegepast op de toestand van de lithium-ionbatterij: de externe gegevens, zoals een groot aantal bijbehorende spanningen, stromen en de laadtoestandsgegevens van de batterij, worden gebruikt als trainingsmonster en de voorwaartse richting van de informatie in het neurale netwerk zelf.

De omgekeerde voortplanting van de voortplanting en de foutoverdracht worden herhaald door training en aanpassing, wanneer de voorspelde laadtoestand het foutbereik van de ontwerpvereisten bereikt, door nieuwe gegevens in te voeren om de voorspelde laadtoestandswaarde van de batterij te verkrijgen. Het voordeel van de neurale netwerkmethode kan worden geschat door de positieve toestand van verschillende batterijen te schatten. Het is breed toepasbaar.

Stel geen specifiek wiskundig model op. Houd geen rekening met complexe chemische veranderingen in de batterij, kies gewoon het juiste monster en stel een beter neuraal netwerkmodel op. Hoe meer monstergegevens, hoe nauwkeuriger de schatting. U kunt op elk moment de laadtoestand van de batterij bepalen. Het nadeel van de neurale netwerkmethode is dat de nauwkeurigheid, de samplecapaciteit en de sampledistributie van datasamples, de samplecapaciteit en de sampledistributie en de trainingsmethoden sterk worden beïnvloed door de batterij van de batterij.

Ten derde wordt dit artikel samengevat voor een eenvoudige introductie tot de huidige voorspellingsmethode van verschillende belangrijke lithium-ionbatterijladingen, en worden hun respectievelijke voor- en nadelen gedetailleerd geanalyseerd. Momenteel is de integratiemethode nog steeds de meest toegepaste methode voor het voorspellen van positieve toestanden. Vanwege de beperkingen van de veiligheidspunten wordt dit echter vaak gedaan met andere methoden, zoals open circuit voltages en andere methoden om de initiële lading van de lithium-ionbatterij te testen.

Vanuit het perspectief van ontwikkelingstrends worden de factoren voor de voorspelling van de laadtoestand van de lithium-ionbatterij steeds uitgebreider en de gebruikte voorspellingsmethoden zijn vaak een uitgebreide toepassing van verschillende methoden, waardoor de voorspellingsresultaten nauwkeuriger worden. Bovendien wordt momenteel gewerkt aan de ontwikkeling van een equivalent circuitmodel voor de lithium-ionbatterij, dat dichter bij de werkelijkheid ligt. Hierdoor kan de voorspellingsnauwkeurigheid van de geladen elektriciteit verder worden verbeterd.