SOC-Berechnungsmethoden

Was ist SOC?

Der Ladezustand (SOC) einer Batterie ist das Verhältnis der aktuell verfügbaren Ladung zur gesamten Ladekapazität, normalerweise ausgedrückt als Prozentsatz. Die genaue Berechnung des SOC ist in einem von entscheidender BedeutungBatteriemanagementsystem (BMS)da es hilft, die verbleibende Energie zu ermitteln, den Batterieverbrauch zu verwalten undsteuern Lade- und Entladevorgängeund verlängert so die Lebensdauer der Batterie.

Die beiden wichtigsten Methoden zur Berechnung des SOC sind die Stromintegrationsmethode und die Leerlaufspannungsmethode. Beide haben ihre Vor- und Nachteile und bringen jeweils gewisse Fehler mit sich. Daher werden diese Methoden in praktischen Anwendungen häufig kombiniert, um die Genauigkeit zu verbessern.

 

1. Aktuelle Integrationsmethode

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

1. Notieren Sie den SOC zu Beginn des Ladens oder Entladens.
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 aktuelle Integrationsmethode aufgrund des Innenwiderstands und anderer Faktoren einen gewissen Fehler aufweist. Darüber hinaus sind längere Lade- und Entladezeiten erforderlich, um genauere Ergebnisse zu erzielen.

 

2. Leerlaufspannungsmethode

Die Leerlaufspannungsmethode (OCV) berechnet den Ladezustand, indem sie die Spannung der Batterie misst, wenn keine Last vorhanden ist. Sein Hauptvorteil liegt in seiner 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 den 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 und eine regelmäßige Kalibrierung erforderlich ist, um die Genauigkeit aufrechtzuerhalten. Auch der Innenwiderstand beeinflusst diese Methode und Fehler treten bei hohen Entladungszuständen stärker ins Gewicht.

 

3. Kombination aktueller Integrations- und OCV-Methoden

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

1. Verwenden Sie die aktuelle Integrationsmethode, 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 Gewichtskoeffizienten, die sich zu 1 summieren. Die Wahl der Koeffizienten hängt von der Batterienutzung, der Testzeit und der Genauigkeit ab. Typischerweise ist k1 für längere Lade-/Entladetests größer und k2 ist für genauere OCV-Messungen größer.

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

 

Abschluss

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