#电池科普#
科普一下磷酸铁锂的SOC估算为什么会不准。
目前电池SOC的估算方法一般是安时积分/卡尔曼滤波+ 开路电压修正。
前面的安时积分和卡尔曼滤波的准确度主要取决于电流传感器的精度和电池模型的精度,和材料关系不大。后面的开路电压修正部分就是磷酸铁锂的硬伤了。
开路电压修正的原理很简单,就是根据图1中电芯的SOC-OCV特性来修正SOC,大家可以看到上面的钴酸锂的曲线是比较陡的,OCV和SOC可以很好地一一对应起来.
而下面的磷酸铁锂的曲线除了两头有跳变以外中间基本上是平的,这就导致开路电压修正功能在这个平坦的SOC区间没法起作用了。
安时积分和卡尔曼滤波估算的SOC都是会逐渐积累误差的,无法进行开路电压修正最直接的影响就是磷酸铁锂电池的SOC估算值和真实值的差会逐渐增大。
那么SOC的真实值和估算值差距变大会有什么问题呢?
这要分两种情况来讨论。
第一种情况是实际SOC比估算SOC小,这种情况下如果电池一直在放电(比如爬坡)的话,SOC很可能就会突然跳变到0,导致车辆失去动力。
第二种情况是实际SOC比估算SOC大,这种情况下如果电池一直在充电(比如下坡)的话,SOC可能会突然跳变到100,导致车辆突然失去动能回收的制动力。
这两种情况从安全角度来讲都是需要极力避免的。
那么磷酸铁锂目前有没有什么办法解决这个问题呢?
纯软件的解决方案是通过充满电来修正SOC,因为磷酸铁锂SOC在90以上的部分OCV曲线不是平的,可以在SOC100%的地方进行开路电压修正。这也是为什么特斯拉的三元锂版本推荐充到90%,而磷酸铁锂版建议一周充满一次的根本原因所在。然而你很难保证消费者一定会按照说明书上写的做,所以你就会偶尔在论坛上看到冬天有一些车主的车突然失去动力的。另外我怀疑比亚迪的DM-i高速失速的原因也是因为SOC突然跳变到0,因为PHEV和HEV基本没有什么机会把电充满。
还有一种解决方案就是蔚来的三元铁锂(图2)方案了,然而这种电池其实已经不是纯粹的磷酸铁锂了,这种搞法虽然很有创意,但对于量产而言不是一种很好的方案。
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