Por otro lado, a veces una batería parece que está a punto de agotarse, pero después de dejarla fuera el tiempo suficiente, sigue funcionando un rato. Por ejemplo, si tu teléfono móvil se apaga antes de quedarse sin batería, se encenderá al cabo de un rato. Además, cuando eras niño y el auto con control remoto no podía funcionar, podías quitar la batería y ponerla en el control remoto para un uso prolongado. ¿Cuánta carga tiene la batería? ¿Puedes resolverlo?
Debido a la existencia de polarización de la batería, la carga rápida es necesaria, pero también hemos introducido muchos métodos de carga rápida para eliminar los efectos de la polarización. Entonces, ¿con quién debería compartir el frasco sobrante? El módulo de estimación de energía en el chip de administración de la batería está firmemente conectado. ¿Quién le pidió que confiara en "Mongolia"?
Sí, así es. De hecho, los niveles de batería 100 y 50 que se muestran en tu coche o teléfono móvil están ocultos. Después de todo, la batería no te dice automáticamente cuánta energía queda. Incluso la cuestión del poder restante tiene muchos indicadores diferentes para describirlo.
★SOC, SOE y poder restante no son lo mismo.
Sabemos que una batería es un dispositivo que almacena energía eléctrica, y su capacidad generalmente se expresa en Ah amperios hora o mAh miliamperios hora. Cualquiera que haya estudiado física en la escuela secundaria sabe que la corriente eléctrica multiplicada por el tiempo es electricidad. La unidad es C Coulomb, 1(AH)= 1(A)*3600(S)= 3600(C). Pero si se dice que esta batería todavía tiene una potencia de 10 Ah, la gente suele parecer desconcertada. Por lo tanto, generalmente no utilizamos la energía restante para indicar cuánta energía tiene la batería.
Entonces convertimos la potencia restante en un porcentaje: ¿SOC, Estado? ¿de? Estado de carga
Para las baterías, SOC se define como la relación entre la energía restante de la batería y la capacidad máxima de la batería. No entendí cuando dije que estaba instalado, pero era obvio que todavía quedaban 60 baterías. Por tanto, el SOC se utiliza ampliamente.
Aunque SOC se usa más comúnmente para representar la energía de la batería, su limitación es que no puede representar la energía. Tanto si utilizamos un teléfono móvil como un coche eléctrico, lo que realmente se consume es energía, no la carga de la batería, W=UQ. En la escuela secundaria, aprendimos que el voltaje multiplicado por la carga es energía. Cuando la batería descarga la misma cantidad de energía, el SOC baja de 80 a 50. Si el voltaje de descarga es diferente, la energía real liberada también es diferente. Debido a la resistencia interna de la batería, la pérdida de corriente de descarga y el voltaje a través de la resistencia interna también son muy grandes. Cuanto menor es el voltaje de descarga externo, menos energía se libera. Por tanto, el estado de la energía SOE (energía restante de la batería) es el más práctico, y su cálculo también el más difícil, especialmente para los vehículos eléctricos. Después de todo, se desconocen las condiciones de trabajo futuras y también se desconocen la corriente y el voltaje de descarga.
★¿Cómo puede el SOC ser "ciego"?
La cantidad de electricidad que hay en la batería no se puede medir directamente. Solo se puede medir el voltaje y la corriente, y luego calcularla (estimarla). . Por tanto, los SOC de 100 y 0 también se definen artificialmente. Así como usamos un multímetro para medir el voltaje de las baterías AA/AA y determinar si están cargadas, las compañías automotrices también definirán el voltaje de corte de carga y el voltaje de corte de descarga de la batería. Utilice una corriente pequeña, preste atención a la corriente pequeña. Cargar al voltaje de corte de carga significa que la batería está llena, SOC = 100. Usar una corriente pequeña para descargar al voltaje de corte de descarga significa que la batería está muerta, SOC. =0.
Estos dos voltajes se determinan considerando exhaustivamente la seguridad, la vida útil, la capacidad de la batería y el voltaje de funcionamiento y el rango de corriente del aparato eléctrico. Esto no significa que la batería no se pueda cargar cuando SOC=100, ni significa que la batería esté agotada cuando SOC=0. Al igual que las baterías del automóvil con tracción en las cuatro ruedas que no se podían usar cuando era niño, podía ponerlas en el control remoto y seguir usándolas.
La carga completa y la carga vacía son claras, entonces, ¿cómo dividir la parte media? Hay dos métodos básicos: método de acumulación de carga y método de voltaje de circuito abierto.
☆Método de acumulación de carga (método de amperios-hora)
Supongamos que conocemos la capacidad total de la batería, calculamos la corriente durante el uso e integramos:
Obtener durante el uso La cantidad total de electricidad (incluidas la carga y descarga) se calcula restando la capacidad utilizada de la capacidad inicial para obtener la capacidad restante.
☆El método de acumulación de carga tiene tres problemas:
1. El método de acumulación de carga requiere conocer un valor inicial, como por ejemplo la capacidad máxima de la batería. ¿Pero cuál es la capacidad máxima de la batería? Presta atención a las baterías de móviles que utilizamos habitualmente. Bueno, no puedo ver eso. Luego mira el banco de energía. Generalmente, la capacidad anterior estará marcada con dos valores: valor típico y valor mínimo. Así como las CPU tienen diferencias físicas, una buena será overclockeada y una pobre será descartada. También existen diferencias individuales en las baterías. Por ejemplo, ¿la capacidad de diseño es de 3000 mAh y la capacidad física es de 3100 mAh? Sólo 2900mAh no goza de buena salud, por lo que el fabricante marcará el valor mínimo y el valor medio (valor típico). Si no hay algoritmos y sensores para evaluar y optimizar de forma independiente baterías específicas, y el denominador de SOC es utilizar un valor típico o un valor mínimo, entonces los datos estarán sesgados e incluso se puede calcular un número mayor que 100.
2. El error acumulativo no se puede ignorar. Hay muchas fuentes de errores, como precisión limitada del sensor, baja frecuencia de muestreo, interferencia de señal, etc., que distorsionarán los valores de medición del sensor actual. La integración es una situación ideal, pero, de hecho, los sensores actuales recopilan datos discretos y, a medida que pasa el tiempo, el error no se puede ignorar.
También existen formas de eliminar errores, como cargar o descargar completamente la batería, pero en el uso real de los vehículos eléctricos carecen de practicidad. La capacidad máxima debe medirse individualmente; una descarga completa puede dañar la batería y el vehículo.
3. No puede hacer frente a la autodescarga de la batería. También es un problema inevitable que se acumula con el tiempo. La corriente de autodescarga es pequeña y el sensor de corriente no puede medirla con precisión. Después del apagado, el sistema de gestión de la batería no funciona y no se puede controlar.
☆Método de voltaje de circuito abierto
Cuanto más energía tenga la batería, mayor será la fuerza electromotriz. Se puede considerar que existe una relación monótona entre la energía de la batería y la fuerza electromotriz. Existe una correspondencia uno a uno entre el SOC y la fuerza electromotriz de la batería. La fuerza electromotriz de la batería no se puede medir, pero generalmente se cree que el circuito abierto externo de la batería es un circuito abierto. El voltaje del circuito abierto medido cuando la corriente es cero es la fuerza electromotriz de la batería, por lo que el SOC de. La batería se puede determinar a través de la curva SOC-EMF. Esta curva se puede obtener mediante pruebas experimentales.
☆El método de voltaje de circuito abierto también tiene muchos problemas:
La curva es una curva de muestra medida en el laboratorio, que puede no ser completamente consistente con las características de la batería realmente transportada. en el vehículo, provocando errores.
2. A medida que cambia la temperatura ambiente, la batería envejecerá periódicamente, sus características cambiarán y la curva cambiará. Las baterías a diferentes temperaturas y niveles de envejecimiento tienen diferentes curvas SOC-EMF. No tener en cuenta esto también puede dar lugar a imprecisiones.
3. La monitorización dinámica es imposible. La corriente de funcionamiento cero significa que el vehículo está completamente detenido, lo que hace que el método de voltaje de circuito abierto sea completamente inadecuado para el monitoreo dinámico de SOC. Además, incluso si el vehículo no está conduciendo ni cargándose, la pantalla, la comunicación, el BMS y otras unidades del vehículo todavía están en condiciones de funcionamiento. Por lo tanto, sólo se puede determinar un umbral de corriente suficientemente pequeño para medir esta corriente. se puede utilizar aproximadamente para la curva SOC-EMF.
Además, no sólo se debe considerar el umbral actual, sino también el umbral temporal. Debido al efecto de rebote de voltaje y la presencia de una gran cantidad de componentes capacitivos en el circuito del vehículo, el voltaje de operación tarda un tiempo en aumentar al voltaje de circuito abierto después del estacionamiento. Por lo tanto, es necesario un breve período de estacionamiento, como el de espera. un semáforo no es suficiente para completar el cálculo del SOC utilizando el método de voltaje de circuito abierto. Los escenarios de aplicación son aún más limitados.
4. La curva SOC-EMF de las baterías de litio tiene un área de plataforma más amplia. Esta es la ventaja de las baterías de litio sobre las baterías de plomo-ácido, lo que significa que el voltaje se puede mantener en un nivel alto en la mayoría. intervalos de descarga. Sin embargo, dentro del rango de SOC comúnmente utilizado de 10-90, las diferencias de medición de voltaje de circuito abierto de decenas, decenas y milivoltios causarán grandes fluctuaciones en el SOC y también amplificarán el impacto de otros errores en los resultados. Por lo tanto, la confiabilidad de la medición de voltaje en circuito abierto es extremadamente alta.
5. El voltaje tiene un efecto de histéresis, es decir, el voltaje del circuito abierto es diferente cuando se carga y descarga bajo la misma potencia.
Para aplicaciones donde los vehículos eléctricos se cargan y descargan con frecuencia (recuperación de energía), no se puede ignorar el error causado por la histéresis.
Se puede observar que ambos métodos tienen sus propias deficiencias, pero parecen complementarse entre sí. Se unen. El método de acumulación de carga se utiliza cuando la batería está funcionando y el método de voltaje de circuito abierto se utiliza cuando la batería está parada para eliminar el error acumulativo del método de acumulación de carga. Al mismo tiempo, también resuelve el problema inicial de SOC después de que la batería permanece sin descargar durante mucho tiempo. Parece perfecto, por lo que se ha utilizado ampliamente en BMS, pero no puede resolver las deficiencias del método de voltaje de circuito abierto en sí, como el envejecimiento, los problemas de temperatura ambiente, la histéresis de voltaje, etc.
¿Y eliminar el error hará que el SOC salte, como el SOC antes de la corrección? 65, que se modificó a 62. Esta es una de las razones por las que muchos de los primeros propietarios de vehículos eléctricos encontraron cambios en la pantalla de la batería después de apagar el motor y reiniciarlo. En la vida real, esto también afectará la confianza de los usuarios en la visualización de la duración de la batería.
Aunque todavía existen fallas, estos dos métodos siguen siendo las soluciones óptimas en la actualidad, al menos en términos de hardware. Otros, como el método de resistencia interna y el método de voltaje de carga, son aún menos adecuados para vehículos eléctricos. . Las empresas automovilísticas y los investigadores también están estudiando métodos para mejorar la precisión de la estimación del SOC mediante algoritmos de optimización (como redes neuronales, filtros de Kalman, algoritmos difusos, etc.). ) y construir baterías más precisas (respuesta dinámica, envejecimiento, etc.). )modelo.
Y lo más importante es que cuanto mayor sea la corriente de descarga de la batería, menor será la capacidad que se podrá descargar. Como se muestra en la imagen, cuando se descarga a 1 °C, la cantidad de descarga es cercana a 8 Ah, mientras que cuando se descarga a 18 °C, la cantidad de descarga es de solo 6,5 Ah. Es como verter yogur. se deja en la pared de la taza, pero poco a poco se puede llenar y verter limpio.
★¿Qué sucede si no se permite el uso de ★SOC?
La precisión de "cute" afectará seriamente el uso real de la batería. Por poner el ejemplo más sencillo, el teléfono móvil se utiliza desde hace mucho tiempo. Después de que la batería se agote, a menudo aparecerá la potencia en la pantalla de 10, pero abrir una aplicación puede hacer que el teléfono se quede sin energía repentinamente. Esto se debe a que el programa de estimación de SOC del teléfono móvil no se realiza bien y la degradación de la batería es impredecible. El SOC calculado utilizando la fórmula de mi marido es inexacto. Ponerlo en el coche dará lugar a una estimación inexacta de la autonomía, lo que es aún más problemático. Parecía que todavía quedaban 30 kilómetros de autonomía, pero el vehículo se averió de repente.
Además, la sobrecarga o descarga excesiva de la batería provocará una disminución en el rendimiento y la vida útil de la misma. Por lo tanto, muchos fabricantes instalarán redundancias para evitar una descarga excesiva de la batería. Por ejemplo, una batería de 100 kWh sólo puede utilizar 90 kWh. Pero cómo saber que se han consumido 10kWh en este momento depende del BMS. Si se permite que el vehículo siga funcionando, la batería se dañará.
Este es un caso de demasiada "confusión". Por el contrario, hay un problema cuando hay muy poca "confusión". Por ejemplo, el SOC real del vehículo es 98, pero el BMS estima que es sólo 93. Al mismo tiempo, el vehículo se enfrenta a una larga pendiente cuesta abajo porque el BMS calcula mal el SOC de la batería, lo que provoca una recuperación excesiva de energía y una sobrecarga de la batería, lo que también es perjudicial para la batería.
Además, durante la carga, la curva de carga óptima mencionada anteriormente requiere un ajuste en tiempo real de la corriente de carga y el voltaje de carga de acuerdo con el SOC actual de la batería. Si el SOC no es exacto, no hay control. SOC es muy claro acerca de las capacidades de las baterías.
★La precisión de "lindo" no significa necesariamente la precisión de la visualización.
Cuanto más precisa sea la medición y estimación del SOC, mejor, pero el valor mostrado El controlador no necesariamente tiene que ser completamente cierto. Para los problemas mencionados anteriormente, como la calibración en el cálculo de SOC o el rebote de voltaje después de una descarga de alta potencia, el valor de SOC calculado puede ser 69 en un momento y 71 en el momento siguiente. Si lo que se muestra realmente es un vehículo, el conductor no lo pensará. Se trata de un error de algoritmo, lo que generará desconfianza en la estimación de la potencia del vehículo y provocará una disminución de su autonomía. Otra capa de procesamiento entre la estimación del SOC y el valor de visualización del instrumento. La forma de manejarlo depende de la propia calibración de la compañía automotriz. Cabe señalar que, dado que el voltaje de salida disminuye a medida que disminuye el SOC, si se divide la capacidad de una batería. a la mitad, la primera mitad puede producir más energía, que es inherentemente más duradera.
Si la empresa de automóviles quiere que todo el proceso de consumo de energía sea más lineal, puede cambiar el valor mostrado y mostrar el valor. SOC estimado real = 60 como 50 en el medidor.
Por supuesto, también se pueden utilizar otras estrategias, como ¿Aion? El enfoque S hace que el 20 y el 20 trasero del auricular sean especialmente duraderos. Esto también es posible porque los usuarios suelen ser sensibles a los datos en ambos extremos, especialmente durante la etapa de batería baja. Hacer que los datos mostrados sean prácticos afectará en gran medida el juicio del conductor sobre si puede llegar a su destino antes de que se agote la batería.
Por supuesto, para la duración de la batería, no solo puedes reservar una parte de la energía reservada, sino también obtener una carga completa. Por ejemplo, cuando se espera que el SOC sea 95, será 100, lo que reduce la profundidad de carga y descarga de la batería y es beneficioso para extender el ciclo de vida de la batería. Pero al mismo tiempo, una mayor redundancia también sacrificará la resistencia real del vehículo, y diferentes compañías automotrices tienen diferentes decisiones de compensación.
★SOC no es igual a autonomía de crucero
Además, cabe señalar que además de mostrar el porcentaje de SOC, los vehículos eléctricos también mostrarán la estimación de autonomía de crucero. El rango de crucero se basará además en SOE (Nota, no en SOC). Hemos sabido antes que el SOE es más difícil de estimar que el SOC, porque cuanto más requiere el vehículo una alta potencia de salida, mayor es la corriente de descarga, mayor es la pérdida y menor es el SOE. Al mismo tiempo, durante una descarga de corriente grande, la cantidad total de carga descargada al voltaje de corte de descarga también es menor. Por lo tanto, el SOE tiene una fuerte correlación con las condiciones de conducción. El cálculo de la autonomía de crucero debe considerar nuevamente las condiciones de conducción sobre la base del SOE. La incertidumbre es demasiado grande, por lo que la precisión de la estimación actual de la autonomía de crucero de los vehículos eléctricos es preocupante.
Y depende en gran medida de la estrategia de previsión de la empresa automovilística. Algunas empresas de automóviles utilizan mapas fijos. Por ejemplo, la duración de la batería del tablero de NIO se basa en el valor SOC actual y se convierte al equivalente de duración total de la batería. Completamente cargado 400 km, medio cargado 200 km, 30 cargados 120 km. El otro se basa en el consumo medio de energía del viaje anterior, como el valor estimado de NIO en la pantalla de control central. Según el cálculo de SOE (energía residual dividida por el consumo medio de energía), el resultado es conservador y tiene una fuerte correlación con las condiciones de conducción, pero existe la posibilidad de que el vehículo tropiece, como en una larga subida y luego en una larga bajada.
Por el contrario, el SOE de un vehículo de combustible se puede medir con precisión porque la cantidad de energía contenida en la gasolina es proporcional a la cantidad de gasolina restante y no cambiará debido a las condiciones de conducción. La influencia de las variables de las condiciones de conducción sólo necesita considerarse una vez. Sin embargo, los vehículos eléctricos deben considerarse una vez al calcular el SOC (cuanto mayor es la corriente de descarga, menos electricidad se puede descargar) y una vez al calcular el SOE (cuanto mayor es la corriente de descarga, menor es el voltaje y menos energía se consume). se puede descargar con la misma cantidad de electricidad), y finalmente debe considerarse una vez al calcular la autonomía de crucero. No es difícil entender por qué estimar la autonomía de los vehículos eléctricos es un problema de larga data.
Materiales de referencia:
1 Tan Xiaojun. Diseño de sistema de gestión de baterías de energía para vehículos eléctricos. Prensa de la Universidad Sun Yat-sen. 2011
2 Jiang Jiuchun. Tecnología de aplicación de batería de energía para vehículos eléctricos m? Prensa de la Universidad Jiaotong de Beijing, 2016
Guo,,. Una revisión sobre la estimación del estado de carga de las baterías de iones de litio j. Power Technology, 2018.42(9): 1398-1401.
¿El autor de este artículo es Kicker Gang? ¿ruta? 64
Este artículo es de Autohome, el autor de Chejia, y no representa la posición de Autohome.