对电池荷电状态估计的几种方法

2023-05-31 16:11 来源：网友发布作者：网友发布浏览：57

核心提示正确估计蓄电池的SOC，就能够在实现整车能量管理时，避免对电动汽车蓄电池造成损害，合理利用蓄电池提供的电能，提高电池的利用率，延长电池组的使用寿命。SOC估计有其特殊性，温度不同、倍率不同、SOC点不同，充放电效率也不同；电池放电倍率越大，

正确估计蓄电池的SOC，就能够在实现整车能量管理时，避免对电动汽车蓄电池造成损害，合理利用蓄电池提供的电能，提高电池的利用率，延长电池组的使用寿命。SOC估计有其特殊性，温度不同、倍率不同、SOC点不同，充放电效率也不同；电池放电倍率越大，放出电量越少；电池工作的温度过高或过低，可用容量降低；由于有老化和自放电因素的存在，SOC值需要不断修正。 1．放电实验法放电实验法是最可靠的SOC估计方法，采用恒定电流进行连续放电，放电电流与时间的乘积即为剩余电量。放电实验法在实验室中经常使用，适用于所有电池。但它有两个显著缺点：一是需要大量时间；二是电池进行的工作要被迫中断。放电实验法不适合行驶中的电动汽车，可用于电动汽车电池的检修。 2．安时计量法安时计量法是最常用的SOC估计方法。如果充放电起始状态为SOCO，那么当前状态的SOC为（5-3）式中，CN为额定容量；I为电池电流；η为充放电效率，不是常数。安时计量法应用中的问题：电流测量不准，将造成SOC计算误差，长期积累，误差越来越大；要考虑电池充放电效率；在高温状态和电流波动剧烈的情况下，误差较大。电流测量可通过使用高性能电流传感器解决，但成本增加。解决电池充放电效率要通过事前大量实验，建立电池充放电效率经验公式。安时计量法可用于所有电动汽车电池，若电流测量准确，有足够的估计起始状态的数据．则它就是一种简单、可靠的SOC估计方法。 3．开路电压法电池的开路电压在数值上接近电池电动势。电池电动势是电解液浓度的函数，电解液密度随电池放电成比例降低，用开路电压可估计SOC。镍氢电池和锂离子电池的开路电压与SOC关系的线性度不如铅蓄电池好，但根据其对应关系也可以估计SOC，尤其在充电初期和末期效果较好。开路电压法的显著缺点是需要电池长时静置，以达到电压稳定。电池状态从工作恢复到稳定，需要几个小时甚至十几个小时，这给测量造成困难；静置时间如何确定也是一个问题，所以该方法单独使用只适于电动汽车驻车状态。开路电压法在充电初期和末期SOC估计效果好，常与安时计量法结合使用。 4．负载电压法电池放电开始瞬间，电压迅速从开路电压状态进入负载电压状态，在电池负载电流保持不变时，负载电压随SOC变化的规律与开路电压随SOC的变化规律相似。负载电压法的优点：能够实时估计电池组的SOC，尤其在恒流放电时，具有较好的效果。在实际应用中，剧烈波动的电池电压给负载电压法应用带来困难。解决该问题，要储存大量电压数据，建立动态负载电压和SOC的数学模型。负载电压法很少应用到实车上，但常用来作为电池充放电截止的判据。 5．内阻法电池内阻有交流内阻（impedance，常称交流阻抗）和直流内阻(resistance)之分，它们都与SOC有密切关系。电池交流阻抗是电池电压与电流之间的传递函数，是一个复数变量，表示电池对交流电的反抗能力，要用交流阻抗仪来测量。电池交流阻抗受温度影响大，是在电池处于静置后的开路状态还是在电池充放电过程中进行交流阻抗测量，存在争议，所以很少用于实车上。直流内阻表示电池对直流电的反抗能力，等于在同一很短的时间段内，电池电压变化量与电流变化量的比值。在实际测量中，将电池从开路状态开始恒流充电或放电，相同时间内负载电压和开路电压的差值除以电流值就是直流内阻。铅蓄电池在放电后期，直流内阻明显增大，可用来估计电池SOC；镍氢电池和锂离子电池直流内阻变化规律与铅蓄电池不同，应用较少。直流内阻的大小受计算时间段影响，若时间段短于10ms，只有欧姆内阻能够检测到；若时间段较长，内阻将变得复杂。准确测量单体电池内阻比较困难，这是直流内阻法的缺点。内阻法适用于放电后期电动汽车电池SOC的估计，可与安时计量法组合使用。 6．线性模型法 C．Ehret等人提出用线性模型法估计电池SOC，该方法是根据SOC变化量、电流、电压和上一个时间点SOC值计算，建立的线性方程为（5-4）（5-5）式中，SOC(i)为当前时刻的SOC值；SOC（i-1）为当前一时刻的SOC值；△SOC(i)为SOC的变化量；U和I为当前时刻的电压与电流。β0、β1、β2、β3为根据参考数据，利用最小二乘法拟合得到的系数，没有具体的物理含义。上述模型适用于低电流、SOC缓变的情况，对测量误差和错误的初始条件，有很高的鲁棒性。线性模型理论上可应用于各种类型和在不同老化阶段的电池，目前只查到在铅蓄电池上的应用，在其他电池上的适用性及变电流情况的估计效果要进一步研究。 7．神经网络法电池是高度非线性的系统，在它充放电过程中很难建立准确的数学模型。神经网络具有非线性的基本特性，具有并行结构和学习能力，对于外部激励，能给出相应的输出，能够模拟电池动态特性，来估计SOC。估计电池SOC常采用三层典型神经网络率：输入、输出层神经元个数由实际问题的需要来确定，一般为线性函数；中间层神经元个数取决于问题的复杂程度及分析精度。估计电动汽车电池SOC，常用的输入变量有电压、电流、累积放出电量、温度、内阻、环境温度等。神经网络输入变量的选择是否合适，变量数量是否恰当，直接影响模型的准确性和计算量。神经网络法适用于各种电池，缺点是需要大量的参考数据进行训练，估计误差受训练数据和训练方法的影响很大。 8．卡尔曼滤波法卡尔曼滤波理论的核心思想，是对动力系统的状态做出最小方差意义上的最优估计。应用于电池SOC估计，电池被看成动力系统，SOC是系统的一个内部状态。估计SOC算法的核心，是一套包括SOC估计值和反映估计误差的、协方差矩阵的递归方程，协方差矩阵用来给出估计误差范围。该方法适用于各种电池，与其他方法相比，尤SOC于电流波动比较剧烈的混合动力电动汽车电池SOC的估计，它不仅给出了SOC的估计值，还给出了SOC的估计误差。对各种估算方法的优缺点、适用场合进行比较分析，比较分析结果见表5-5。

开路短路法的特点

问题一：如何自己动手检查蓄电池虽说蓄电池的使用寿命一般都在2-3年左右，但在其出现故障或者寿终正寝之前基本不会出现明显的早期症状，直接的表现可能就是车辆隔夜后启动不顺畅或者是蓄电池无法蓄电的情况，严重时甚至会出现等红灯时车辆熄火的状况。如果这些故障出现在您正好要用车的档口，那就麻烦了。因此平时如何检查蓄电池也至关重要。蓄电池的检查主用看两个数据，第一个是电压，第二个是启动电流。而且进行检查最好是在冷车状态下进行（隔夜更好）。其中电压数值必须高于12V，如果低于12V就说明你可以准备和这个蓄电池说再见了。电压的检查，车主朋友完全可以自己动手，拿个万能表，在蓄电池的正负极一搭就行。至于启动电流的检查就相对专业点了，我们还是建议你去维修厂或者4S店进行。不过正常情况下，启动电流并不会随着蓄电池寿命而改变而降低，因此只要蓄电池的冷车电压能高于12V，对你的用车就没明显影响。（3）当发动机处于怠速时，向用电设备供电。（4）当发电机端电压高于铅蓄电池的电动势时，将一部分电能转变为化学能储存起来，也就是进行充电。（5）蓄电池还是一个大容量电容器，可以保护汽车的用电器。蓄电池主要分为普通蓄电池、干荷蓄电池和免维护蓄电池三类。其中在我们大家比较熟悉的乘用车上使用的蓄电池基本就是普通蓄电池与免维护蓄电池这两类。目前市场上销售的大部分车型都采用了免维护蓄电池，而多数日系车，甚至包括雷克萨斯和英菲尼迪等这些高档日系车也都采用非免维护蓄电池，也就是普通蓄电池。普通蓄电池又称为铅酸蓄电池，它的电极是由铅和铅的氧化物构成，电解液是硫酸的水溶液。主要优点是电压稳定、价格便宜；缺点是比能低(即每公斤蓄电池存储的电能)、使用寿命短和日常维护频繁。老式普通蓄电池一般寿命在2年左右，而且需定期检查电解液的高度并添加蒸馏水。不过随着科技的发展，目前普通蓄电池的寿命变得更长而且维护也更简单了。至于缺点嘛，就是普通蓄电池的价格也开始变贵了。免维护蓄电池，顾名思义最大的特点就是“免维护”。和普通蓄电池比它的电解液的消耗量非常小，在使用寿命内基本不需要补充蒸馏水。它还具有耐震、耐高温、体积小、自放电小的特点。当然相对的，它的售价也会比普通蓄电池更贵。至于使用寿命，正常情况下免维护蓄电池的建议更换周期为3年左右，与普通蓄电池相当。

问题二：怎么检测蓄电池啊？一般来说很难自己检查蓄电池的，

都要跑去 4 S 店或者快修店检查的。

好像现在监测很多都是免费的，

过去看一下咯 ~ 检测完说有必要换那就换一个，

其实也不是很麻烦 ~

问题三：怎么检测确定电瓶的好坏？电池坏了；打开电池看一下吧，电池发热了，也能看到电池变形鼓肚现象。这是电池“热失控”因起的！

1充电不变绿灯，电池一定会发热了。

现在一般的电池基本都有这毛病，用过1年半-2年后会出现这样的问题！现在有种充不鼓的电池“华天数码电池”，上边有保护芯片，如果电池不鼓的话还能用1-2年！

2选用好的充电器也能避免这种现象发生。

推荐用“得康牌”的

3粗略电池好坏，在电池满电后骑行10公里后，大电流（100A）放电分别检测每只伐池电压9V-10V左右软好，越低越差！

精确检测好坏，满电后看电池放电时间。12AH用5A放电好的2小时，20AH10A放电好的2小时！

问题四：怎么样来判定蓄电池的好坏判断蓄电池的好坏，首先要了解蓄电池损坏的形式，一般损坏要以下几种：正极板软化，负极板硫酸盐化，极板短路断路等。判断蓄电池的好坏可以采用仪器测试和经验法：

一、仪器测试：一般采用蓄电池放电测试仪，把测试仪两正负测钳分别夹持蓄电池正负电极，按下测试按钮，观察测试仪表指示情况：1、如果仪表指示电压9V以上说明蓄电池状态良好。2、如果低于9V但是指针处于某个数值不动说明蓄电池处于亏电状态，需要补充充电。3、如果指针慢慢下降说明蓄电池内部有短路现象。4、指针骇速下降为0V说明蓄电池内部有断路。

二、经验法：观察蓄电池电解液是否浑浊，浑浊说明蓄电池正极板软化。观察蓄电池底部是否有沉淀物，如有说明极板脱落蓄电池容量已存在不足。用手敲击蓄电池两个电极桩如果听到有空洞的声音说明极桩与极板发生断裂。用一粗导线短路正负极桩观察蓄电池各个加液孔，如发现某隔出现气泡说明该隔已损坏。

以上是我对启动型蓄电池损坏的一些经验，电源型蓄电池的检测有所不同，欢迎大家交流。

问题五：怎样能检测蓄电池的好坏要想准确地判断蓄电池的好坏,就一定要用电池测量仪检测如果想简单快速地判断电池有没有电,就可以用测量蓄电池端电压的方法,,铅酸电池的开路电压如果小于126V就意味着电池没有电，或者坏了。

问题六：如何用万用表测干电池有没有电给你说个详细的

1，先目测一下干电池的电压，通常是15V(当然也有6V或9V的，不常见)

一般标在电池外壳上。

2，将万用表按正确的位置放好，水平或垂直放置。

指针表的表盘上有符号标明此表应怎样放置，为了减小误差最好能按照要求放置。

3，测量前检查指针是否处于0位。

否则应调整机械调顶，将它归零。

4，选择直流电压档，并根据先前的估读，选择合适的量程。

大部分万用表都有直流电压2V或25V的量程，如待测电池是15V干电池，就选它。

5，将红表笔插入+端口，黑表笔接入或端口。

不同型号的万用表接线插口标识繁多，应注意分辨。

6，黑表笔连接电池负极，红表笔连接电池正极，待指针摆动停止后进行读数，读数时应保持指针与表盘垂直，或者有些表盘上带有减小读数误差的反光镜这时应使表针与镜中的像重合

7，通常干电池新的电压在15~16V之间，旧电池当电压低于12V之后基本可以认为没电了，14V左右的电池仍可以在遥控器,计算器等耗电小的电器中继续使用一段时间。

当电池电压低于1V之后说明电池已经枯竭，这时电池很容易漏液应及时从电器中取出

问题七：怎样检查汽车电瓶 1用万用表检测电瓶的虚电压，不能低于12V

2用电液比重计检测电瓶内部电解液的比重，不能低于120

3用高精度蓄电池检测仪进行放电检测，放电电压不能低于95V。

问题八：怎样检测电瓶车电池是否正常可按以下方法进行检查，若无以下问题则为正常。

首先可通过外观来检查有无鼓胀、漏液、烧损等异常，当电池故障无法通过直观的方式进行判断时，需进行开路电压测试和上机进行电池容量检测。需上机，需进行开路电压测试和上机进行电池容量检测的电池分为电压异常电池、过放电电池、放电时间异常电池、充电发热电池等。

电压异常电池的分类及检测方法

电压异常电池一般分为有电压无电流和无电压无电流两类。

针对有电压无电流的电池，一般判断为制造原因，此类电池一般表现为使用万用表测量时有电压，当上机进行容量检测时，电池放电电流迅速下降，或放电容量较短、一般低于60分钟即放电终止。

针对无电压无电流的电池又称断路电池，此类电池检测用万用表测量单只电池开路电压显示为0V，可直接判定为断路。或者用万用表测量单只电池有电压，使用车配充电器对单只待测蓄电池充电10分钟以上，然后用阻值为1~15欧姆的电阻对单只待测电池进行定电阻放电，或定电流10A~15A放电，放电10秒内，电池端电压为0V，即判定为断路。

过放电电池的分类及检测方法

过放电电池一般分为单只过放电和整组过放电两类。

以上两类过放电电池一般只需进行开路电压测量即可判断，当整组中仅有一只电池的开路电压低于105V，其他电压均高于105V时，即可判断为单只过放电；当整组电池开路电压均低于105V，或整组电池的开路总电压低于105N的总电压时（如4只装的总电压低于1054=42V），即可判断为整组过放电。

放电时间异常电池的分类及检测方法

放电容量异常电池分为整组容量不足和整组容量差异大埂种。

采用电池容量检测，对电池进行至少2次单充单放，根据检测结果进行判断。

电池在得出放电时间后，如若达不到同期标准，或者在一致性(整组电池之间放电时间差)方面，换新期＞10分钟，换备期＞15分钟，只要符合其中一点(或者全部符合)，即可以判定为落后。(放电时间需参照环境测试温度。)

充电发热电池的检测方法

充电发热电池的检测，只需要在电池进行单放后静置到室温后再进行充电，若电池在充电初期（对应的充电电流下充电4小时内）有严重发热现象（温度高于50℃）。

问题九：如何检测蓄电池所剩容量？目前来说测量蓄电池剩余容量的方法有密度法、开路电压法、放电法、内阻法、安时积分法。这些传统的检测方法各有其应用场合。

1、放电法适用于对蓄电池进行额定容量测试，不能进行快速检测，放电结束需及时充电；

2、密度法适用于开口式的蓄电池，无法对密封的阀控式铅酸蓄电池进行检测；开路电压法利用蓄电池端电压和剩余电量的对应关系以达到对待测电池的估算，方法简单，由于蓄电池存在蓄电，故此方法误差较大；

3、安时法也是对待测电池进行放电测试来检测其容量，与放电法类似，这种检测方法不能用于蓄电池剩余容量检测。蓄电池内阻越小输出电流越大，与蓄电池的容量及完好性有密切关系，可以用内阻法来预测和评估蓄电池的性能

在日常保养及维修中真正能够一针见血而又方便快捷地检测蓄电池剩余电量多少，还是使用蓄电池

检测仪较为准确。这方面武汉武高电测专业生产蓄电池放电仪检测蓄电池容量，包含多种型号，操作简单，测试精度也很准确。

蓄电池检测仪实际上是在几秒钟内检测蓄电池存电多少的一种便携式工具，主要由直流电压表、大电流放电电阻丝、粗软铜线所接的触笔（刀、锥）或大鱼夹等组成。

蓄电池检测仪的极电电阻丝的材料应当是阻值不随温度变化的金属材料。有一种电炉的电阻丝在冷态下为15Ω，在220V红热状态下的电阻只增加01Ω，是可以入选的，只是阻值、直径和长短应能适合蓄电池检测仪的需要。如果放电电阻丝的阻值相对变化很小，则蓄电池的放电电流只与蓄电池的电动势和内阻有关，在蓄电池电解液密度变化不大的情况下，电动势的数值相对稳定，但内阻变化是随放电而持续不断进行的。蓄电池内阻和极板、隔板材料、面积、电解液密度及温度、放电程度密切相关，如果放电电流的大小保持一个相对稳定的数值，随着放电程度的增加、内阻的加大，蓄电池端电压逐渐下降，放电电流也会逐渐减小。但这并不影响人们在几十秒内得到一个相对不变的大电流而测定蓄电池端电压，从而确定其放电程度，得到蓄电池剩余容量。

问题十：如何检测铅蓄电池的电量？如你是富液式电池。你没有专用设备（1）可以看电池液面上涨的幅度。（2）看你充电器的电压和电流。如你有专用设备（1）安培小时表测大致容量（2）有用万用表电池开路电鼎（3）用CCA表量冷启动电流值

如何测开路电压

开路短路法是指开路电压法和短路电流法，各有其特点。

两者的优点是开路电压直接用表测量，短路电流画图计算。两者的缺点是开路电压和短路电流可以直接用电压表和电流表测得，当有源二端网络的内阻很小，不宜测得其电流，容易损坏电流表，当内阻很大时，若用电压表直接测电压，会引起很大的测量误差。如果二端网络的内阻很小，若将其输出端口短路则易损坏其内部元件，因此不宜用此法。

开路短路法各自具有特点，缺点是发生短路时，很大的短路电流会使电器设备过热或者受电动力作用遭到破坏，使电压大大降低，破坏网络内用电设备的正常工作。

电路，请问用开路电压短路电流法求等效电阻时电路中的电源用置零吗？

如果不是要求很高，可以直接测量，因为现在常用的数字万用表内阻很高，在一定情况下可以视作电路开路。

如果你的要求很高或者电池原片能承受的输出电流很小，接入电压表的影响也不能忽略的话，就需要一个可调的稳压电源和一个精密电流计配合实现了：首先粗略测出电池原片的电压，然后将可调电源调整到略低于电池原片的电压，然后将电压表接在电源两端，再通过电流表将电池原片和电源并联，也就是正连正，负连负，再慢慢调整电源输出，直到电流表示数为零(电流表开始可用较大量程，随电流减少慢慢降低量程)，此时电压表的读数应该就是你所需要的。