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    對于鋰離子電池管理系統BMS非常重要的一個功能就是對電池的SoC狀態進行預測，SoC既電池的荷電狀態，state ofcharge的縮寫，電池的SoC對于電池的管理十分重要，可以指導電池的充放電，防止發生過充過放，延緩電池的衰降。但是對于鋰離子電池而言，電池的SoC狀態并不是與電壓呈現簡單的線性關系，這就為電池SoC的預測制造了重重的阻礙。  

   目前比較常見的模型一般分為兩大類：  

   1）等效電路模型，這種模型一般是根據電池的測量結果，將電池等效成為一個由電阻、電容等多種電子元器件組成的電路，并根據該模型進行推導計算，從而實現對電池的SoC的預測；  

   2）電化學模型，這種模型更多的是關注鋰離子電池內在的反應機理，通過數學模型對電池的正極、負極、界面膜和電解液等組分進行建模，模擬它們在充放電過程中的行為特點，從而實現對鋰離子電池的SoC的預測。   

   來自德國Fraunhofer硅酸鹽研究所的Lukas Gold等人提出了一種利用超聲波檢測的手段確定鋰離子電池SoC狀態的方法。為了便于理解Lukas Gold提出的方法的工作原理，我們需要簡單介紹一下鋰離子電池的反應原理，在鋰離子電池充電的過程中，Li+首先從正極脫出，擴散負極表面，然后嵌入到石墨負極的晶格內部，隨著Li+的嵌入，石墨顆粒會發生一定程度的體積膨脹，導致負極極片的孔隙率發生變化，而超聲波對于孔隙率的變化十分敏感，因此也就能夠高靈敏的檢測電池的SoC狀態。

試驗原理如下圖所示

    此次采用Comsol軟件，對標超聲探測鋰電池SOC的實驗進行仿真建模，其中鋰電池內部介質的力學等屬性會隨著SOC變化而變化，模型根據Hashin-Shtrikman 邊界等效介質模型方程來建立，以下是超聲傳播的過程動圖。

通過接收對側信號，并對信號進行分析，提取信號的穿透時間與SOC關系，如下。

穿透時間和SOC的關系

從分析結果可以看到，基于Comsol的超聲仿真分析可以比較準確的貼近實驗，符合真實趨勢，對預測更復雜的鋰電池內部情況提供幫助。

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