电池监测基础四-阻抗跟踪技术

一路上

下面介绍的电量监测阻抗跟踪技术和它的优势。

一、电流监测

• 基于电压的电量监测：可在无负载条件下提供准确的监测。
• 基于库仑计数的电量监测：可在有负载条件下提供准确的监测。
• 整合了基于电压和基于电流之监测方法的优势。
• 实时阻抗测量。
• 采用开路电压和阻抗信息来计算给定平均负载条件下的剩余运行时间。
  

刚才讲到基于电压的电量监测技术可以在没有负载的条件下提供比较准确的电量监测，基于库仑计数的电量监测可以在有负载提供准确的电量监测，我们的阻抗跟踪技术其实整合了电压和电流方法监测的优点，它为什么能够得到2种方法的优点呢？

因为它实时的测量电池的阻抗，它没有去找一个电池阻抗的公式然后对一些因数进行补偿，它是找到了一个实时测量阻抗的方法，因为它是实时测量出来的，就没必要去根据模型来对它进行补偿。在知道电池阻抗的情况下，可以根据开路电压和阻抗信息来估算在给定的电流下面系统或者电池能够提供多长运行时间或者提供多少容量给系统运行。这个公式在这个地方就更加细化了一点，也就是说电池的端电压等于电池的开路电压减去内阻上面的压降，内阻上面的压降主要是由于电池的内阻造成的，内阻这个地方是有温度、容量百分比、年限3个因数共同决定的，但是如果你要用一个公式来表示这个内阻的话，就会相当复杂，而且效果也不理想。我们的办法其实是对阻抗进行实时的测定。

二、OCV = f (SOC, T) 曲线的比较

阻抗测定这东西基本的思路是怎么样的呢？电池的电压我们在实际使用的过程当中，电池端电压会随着很多情况发生改变，刚才已经讲过了，电池的端电压可能会随着电流的大小发生改变，电池的端电压当然也会随着容量百分比发生变化，在同样的百分比，同样的电流下，电池的端电压可能还和温度有关系，和电池的老化程度还有关系，但是这只是我们看到的表面现象，其实更本质的来说电池内部的开路电压曲线或者说电池的电动势它是跟这些外面的因数对它的影响相对来说不是那么明显，可以找到一些共同性的东西，不同厂商生产的电池在给定的测试条件下，比如说在同样的温度下，这个曲线误差是很小的。这条曲线是我们综合了5家电池制造商做出来的电池测出来的开路曲线，大家看到这些开路曲线基本上是一致的，那么它们是在同样的温度下测出来的曲线，因为它是开路电压，也谈不上电流，当然它的测定过程也是相当繁琐的，因为它要得到电流近似为0的状态下的开路曲线，它的测试过程还是比较繁琐的，在这条曲线上我们可以看出，这条曲线基本上不会随着制造商不同发生变化，制作赏因为工艺不同可能阻抗上会有比较大的变化，但这条开路电压曲线基本上大家都是一致的，大多数的电压偏移小于5mV，由这个电压来进行SOC的预测误差一般在%之内，所以一旦找到这样的曲线，对不同的电芯供应商做出来的电池就可以用同样的曲线来进行计算，这个曲线的计算可以知道电池的开路电压，可以反过去查出电池的容量百分比，主要就是这样一个曲线。知道电池电容容量百分比之后，知道电池的化学容量或者满充容量，就可以知道它剩多少mAh的电量，那就可以算出运行多长时间，后续的容量百分比可以进一步的计算出来。

下面这张图是误差的放大图，这个误差在整个放电过程当中，这边是一个电压误差，包括测定设备的影响，这个误差在±15mV之间，这样的误差大概在容量的误差、SOC的计算误差是在±%之内，为什么呢？因为这个地方的电压误差还跟仪器的测量精度有关系，仪器的测量精度这些都考虑进来之后，所造成的容量百分比误差在%之内。

三、怎样测量OCV?

四、怎样测量阻抗?

五、对于传统电池容量学习的问题

需要采用许多的测试设备并花费大量的时间。

用户有可能永远无法实现电池的完全放电以学习容量。

在不学习的情况下，每充电 10 次监测误差就将增加 1%。

六、在未完全放电的情况下学习Qmax

积分模式与相关模式之间的合作

七、阻抗跟踪电量监测计

优点：

• 整合了基于电压和库仑计数这两种电量监测方法各自的优势
• 在小电流 (OCV) 和大负载电流时均可提供准确监测
• 弃用不准确的自放电模型（采用 OCV 读取）
• 对于新电池和老化电池可提供非常准确的电量监测
• 容量学习无需满充电和完全放电
  

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