SOC-Berechnungsmethoden

Was ist SOC?

Der Ladezustand (SOC) einer Batterie ist das Verhältnis der aktuell verfügbaren Ladung zur gesamten Ladekapazität und wird üblicherweise in Prozent angegeben. Die genaue Berechnung des SOC ist entscheidend fürBatteriemanagementsystem (BMS)da es hilft, die verbleibende Energie zu bestimmen, den Batterieverbrauch zu verwalten undLade- und Entladevorgänge steuernund verlängert so die Lebensdauer der Batterie.

Die beiden wichtigsten Methoden zur Berechnung des Ladezustands (SOC) sind die Stromintegrationsmethode und die Leerlaufspannungsmethode. Beide Methoden haben ihre Vor- und Nachteile und führen zu gewissen Fehlern. Daher werden sie in der Praxis oft kombiniert, um die Genauigkeit zu verbessern.

 

1. Aktuelle Integrationsmethode

Die Stromintegrationsmethode berechnet den Ladezustand durch Integration der Lade- und Entladeströme. Ihr Vorteil liegt in ihrer Einfachheit, da keine Kalibrierung erforderlich ist. Die Schritte sind wie folgt:

1. Notieren Sie den SOC zu Beginn des Lade- oder Entladevorgangs.
2. Messen Sie den Strom während des Ladens und Entladens.
3. Integrieren Sie den Strom, um die Ladungsänderung zu ermitteln.
4. Berechnen Sie den aktuellen SOC anhand des anfänglichen SOC und der Ladungsänderung.

Die Formel lautet:

SOC = anfänglicher SOC + Q∫ (I⋅dt)​

WoI ist der Strom, Q ist die Batteriekapazität und dt ist das Zeitintervall.

Es ist wichtig zu beachten, dass die Stromintegrationsmethode aufgrund des Innenwiderstands und anderer Faktoren einen gewissen Fehler aufweist. Darüber hinaus erfordert sie längere Lade- und Entladezeiten, um genauere Ergebnisse zu erzielen.

 

2. Leerlaufspannungsmethode

Die Leerlaufspannungsmethode (OCV) berechnet den Ladezustand (SOC) durch Messung der Batteriespannung im unbelasteten Zustand. Der Hauptvorteil liegt in der Einfachheit, da keine Strommessung erforderlich ist. Die Schritte sind:

1. Stellen Sie die Beziehung zwischen SOC und OCV basierend auf dem Batteriemodell und den Herstellerdaten her.
2. Messen Sie die OCV der Batterie.
3. Berechnen Sie den SOC mithilfe der SOC-OCV-Beziehung.

Beachten Sie, dass sich die SOC-OCV-Kurve mit der Nutzung und Lebensdauer der Batterie ändert. Um die Genauigkeit zu gewährleisten, ist eine regelmäßige Kalibrierung erforderlich. Der Innenwiderstand beeinflusst diese Methode ebenfalls, und Fehler treten bei hohen Entladezuständen stärker auf.

 

3. Kombination von Stromintegrations- und OCV-Methoden

Um die Genauigkeit zu verbessern, werden die aktuellen Integrations- und OCV-Methoden häufig kombiniert. Die Schritte für diesen Ansatz sind:

1. Verwenden Sie die Stromintegrationsmethode, um das Laden und Entladen zu verfolgen und SOC1 zu erhalten.
2. Messen Sie den OCV und verwenden Sie die SOC-OCV-Beziehung, um SOC2 zu berechnen.
3. Kombinieren Sie SOC1 und SOC2, um den endgültigen SOC zu erhalten.

Die Formel lautet:

SOC = k1 ⋅ SOC1 + k2 ⋅ SOC2

Wok1 und k2 sind Gewichtungskoeffizienten, die sich zu 1 summieren. Die Wahl der Koeffizienten hängt von der Batterienutzung, der Testzeit und der Genauigkeit ab. Typischerweise ist k1 größer für längere Lade-/Entladetests und k2 größer für präzisere OCV-Messungen.

Um die Genauigkeit bei der Kombination von Methoden sicherzustellen, sind Kalibrierung und Korrektur erforderlich, da sich auch der Innenwiderstand und die Temperatur auf die Ergebnisse auswirken.

 

Abschluss

Die Stromintegrationsmethode und die OCV-Methode sind die wichtigsten Techniken zur SOC-Berechnung, jede mit ihren eigenen Vor- und Nachteilen. Die Kombination beider Methoden kann Genauigkeit und Zuverlässigkeit verbessern. Für eine präzise SOC-Bestimmung sind jedoch Kalibrierung und Korrektur unerlässlich.