名詞定義
- RSOC (Relative State of Charge) = 當下可釋放電量 / 充電完後可釋放電量） x 100%
- DOD (Depth of Discharge) = 100% – RSOC
- SOH (State of Health) =（充電完成後可釋出電量 / 電瓶出廠額定容量）x 100%
RSOC 電量估計方法
¤OCV取得初始SOC
- 電芯靜置足夠時間後以OCV修正SOC
¤其它手段(補償方法)
- CEDV+ (Compensated End of Discharge Voltage)算法
量測電芯在低電量時不同電流的電壓，在電芯低電量時進行修正，電量小於15%時開始修正SOC 。
- CEDintR (Compensated End of Discharge Internal-Resistance)算法
量測電芯在低電量時內阻，在電芯低電量時進行修正，當內阻增大1倍時修正SOC最大為10%。
- 滿電修正SOC為99%
充電中且充電電流小於C/10
電芯電壓大於充電電壓-Taper Voltage(電芯最小電壓大於充電電壓時不需檢查充電電流條件)
累積電量大於最小Taper Capacity(以計數時間30秒代替)
- 空電修正SOC為0%
電芯電壓低於CUV(Cell Under Voltage) (ex. LFP(鋰鐵)為2.5V)
¤庫倫計增減SOC
- 庫倫積分計算 (Coulomb Count)
Wh(count) = Volt x Amp x Hour (庫倫累計電量)
Wh(capacity) = Volt x Ah (電芯可用容量)
DOD =
RSOC(%) = 100% – (單位時間電流/電芯可用容量)
SOH計算方法
¤庫倫計數電量
- 充電至滿電或放電至空電時修正電量
- 靜置30分鐘後，計算OCV電量，修正電量
- SOH1 = (REAL-CAP / REM_CAP) %
¤依循環使用次數遞減容量
- SOH2 = 循環次數 X 遞減率 %
- 所有容量計算以此計算，即此計算結果為SOH最大值
¤偵測內阻變化
- SOH3A = 1-((當前內阻-全新時內阻)/全新時內阻) %
- SOH3B = 1-(內阻差異/全新時內阻) %
¤動態OCV變化電量
- SOH4 = 實際充放電量/OCV變化電量 %
¤SOH = MIN(SOH1, SOH2)
CEDV+算法
基於CEDV(Compensated End of Discharge Voltage)算法固定電壓電流來補償電量，改由動態偵測內阻，再依不同電量的內阻比率去計算總內阻
- VR0 = intR0 x Icell
- VRth = (intR0 x Rate) x LPF(Icell), LPF(Low Pass Filter)
- Vocv = LFP(Vcell) – VR0 – VRth
- Compensated RSOC = Vocv查表
- 內阻比率需先量測後記錄於BMS電池
- 基於電芯內阻老化後會變大，CEDV+算法能有準確反應電芯老化後的低電量補償
Fast EKF算法
EKF是對一個未知的系統輸入資訊，再由系統的輸出結果搭配系統外部的條件來反推系統內無法直接量測的項目數據
已知條件(假設條件)
- R0會隨電芯老化而變大，但不會因電量的高低產生差異
- Rth隨電量不同而變化， 與R_0存在一個固定的比率(R_rate)關係
- Cth 大小與電芯容量成正比，隨電量不同而變化
系統未知項目數據
電芯等效電路包含 VOCV, R0, Rth, Cth
電池接上負載後，依電壓電流變化及電芯等效電路來計算各項未知數據
- R0 = ∆V/I
- Rth = R0 x Rrate ….(1) initial value
- Rth = (V(t0) – V(t))/I ….(2) correct condition
- VR0 =R0 x I
- VRth (t) = (Rth x I) (1 – e^(-t/(Rth x Cth ))
- VOCV (t) = VBAT – VR0 – VRth (t)
估計電芯內阻
¤第一次開機載入電芯初始內阻（依電芯規格）
¤獨立記錄每顆電芯的電壓及BP電流
¤直接更新電壓電流條件
- 計算電芯內阻後
- 電芯閒置時
- 電芯電流減小時
¤電芯電流大於閒置電流時採積分方法更新電壓電流，時間常數約15.8秒
¤電流瞬間變動量大於可解析內阻之電流值時計算內阻，ex. 可解析電壓差最小值為0.0025, 電芯內阻為5mohm電流變動最小值為0.0025/0.005=0.5A