14、电池电量计量与荷电状态估计方法解析

电池电量计量与荷电状态估计方法解析

1. 引言

在电池管理系统中，准确估计电池的荷电状态（State of Charge, SOC）至关重要。本文将详细介绍几种常见的 SOC 估计方法，包括库仑计数法、基于开路电压（OCV）的方法以及融合方法，并对扩展卡尔曼滤波（EKF）用于 SOC 跟踪进行深入探讨，同时介绍滤波器一致性测试方法及相关实验结果。

2. 库仑计数法

2.1 库仑计数方程

库仑计数法是一种基于电流积分来估计 SOC 的方法。设 (t) 为时间（单位：秒），(i(t)) 为 (t) 时刻通过电池的电流（单位：安培），(s(0)) 为 (t = 0) 时刻的 SOC，(s(t)) 为 (t) 时刻的 SOC，(C_{batt}) 为电池容量（单位：安时）。离散化的库仑计数方程如下：
[s(k) = s(k - 1) + \frac{\eta}{3600C_{batt}} \int_{t(k - 1)}^{t(k)} i(\tau)d\tau]
其中，(s(k)) 表示 (t(k)) 时刻的 SOC，(i(\tau)) 表示 (\tau) 时刻的测量电流。采用矩形（后向差分）法对积分进行近似：
[\int_{t(k - 1)}^{t(k)} i(\tau)d\tau \approx \Delta k i(t(k)) = \Delta k i(k)]
其中，(\Delta k = t(k) - t(k - 1))，库仑计数方程进一步简化为：
[s(k) = s(k - 1) + \frac{\eta\Delta k i(k)}{3600C_{batt}}]

2.2 误差来源