鉛酸蓄電池荷電狀態(tài)估算方法有哪些？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-09-16 10:52
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荷電狀態(tài)估算是鉛酸蓄電池進行充放電控制以及均衡管理的重要依據(jù)，鉛酸蓄電池作為重要的儲能元件，其性能優(yōu)劣直接影響著光伏發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。為了延長蓄電池的使用壽命，保證光伏儲能系統(tǒng)的安全可靠經(jīng)濟運行，必須對蓄電池的荷電狀態(tài)SOC進行準確估算。
目前國內(nèi)外對鉛酸蓄電池SOC的檢測方法大致分為兩大類：
第一類是從研究鉛酸蓄電池的內(nèi)部作用機理出發(fā)，通過檢測電解液密度來估算蓄電池的SOC。同時通過外部表征量以及使用經(jīng)驗還可以得到電池的一些內(nèi)部信息，如極板的硫酸化、極板的脫落、電解液液面降低等等。另一類是從研究蓄電池的外部特性角度出發(fā)，對其端電壓、電流、內(nèi)阻等電池的表征量進行分析，采用一定的檢測裝置和算法得到蓄電池的SOC。這類是目前研究最多、應用最廣泛的方法，主要有安時法、開路電壓法、內(nèi)阻法、卡爾曼濾波算法、神經(jīng)網(wǎng)絡以及模糊算法等等。
(1)安時法
該方法通過檢測初始時刻至時刻的電流，采用積分算法得到充入電量和放出電量，與額定容量Cn相比后，再與初始SOC0時刻相減，即可得到t時刻的SOC值。
安時法因其檢測方法簡單，易于實現(xiàn)等優(yōu)點在SOC檢測中被廣泛應用。但安時法也存在兩個主要缺陷：a)需要較為準確的SOC初始值;b)安時法是開環(huán)的電流積分，且電池在工作時受充放電倍率、溫度、老化等因素影響。如不考慮這些因素，隨著時間的增加，安時法累積誤差將越來越大，最終得不到準確的SOC值。
(2)開路電壓法
開路電壓法是利用電池的開路電壓與SOC有相對固定的函數(shù)關(guān)系，通過測量鉛酸蓄電池的開路電池來估算SOC。開路電壓法比較簡單，但由于極化作用，電池需要幾個小時甚至十幾個小時的靜置時間來達到穩(wěn)定的開路電壓，這給測量造成困難。
(3)內(nèi)阻法
鉛酸蓄電池內(nèi)阻有交流內(nèi)阻和直流內(nèi)阻之分。對于鉛酸蓄電池，其內(nèi)部阻抗與蓄電池的容量及完好性有著密切的關(guān)系，因此有人提出可以利用測量阻抗來評估和預測蓄電池的性能。事實上，在線準確測量電池的內(nèi)阻是比較困難的。
(4)神經(jīng)網(wǎng)絡法與模糊理論法
對于蓄電池而言，其內(nèi)部參數(shù)之間關(guān)系是高度非線性的，有的參數(shù)甚至是未知的，這使得想要通過建立一個簡單而有效的數(shù)學方法來估算蓄電池的狀態(tài)很難。神經(jīng)網(wǎng)絡以及模糊理論都是處理非線性系統(tǒng)的有力工具，近年來，采用神經(jīng)網(wǎng)絡和模糊理論來估算蓄電池SOC的研究不斷涌現(xiàn)。
(5)卡爾曼濾波法
卡爾曼濾波法估算SOC是通過一系列數(shù)學遞歸公式來實現(xiàn)SOC的最小方差估計?？柭鼮V波算法在估算SOC過程中不僅能保持較好的精度，并且對初始值的誤差有很強的修正作用，適用于各種類型的電池。卡爾曼濾波算法估算SOC時有著不同的應用方式，一般情況下選取安時法計算SOC的變形公式作為狀態(tài)方程，也有直接利用蓄電池數(shù)學模型或經(jīng)驗公式直接獲得狀態(tài)方程。
