重要使用兩種監(jiān)測方法：一種方法以電流積分(currentintegration)為基礎(chǔ)；而另一種則以電壓測量為基礎(chǔ)。前者依據(jù)一種穩(wěn)健的思想，即假如對所有電池的充、放電流進(jìn)行積分，就可以得出剩余電量的大小。當(dāng)電池剛充好電并且已知是完全充電時(shí)，使用電流積分方法效果非常好。這種方法被成功地運(yùn)用于當(dāng)今眾多的電池電量監(jiān)測過程中。

但是該方法有其自身的弱點(diǎn)，特別是在電池長期不工作的使用模式下。假如電池在充電后幾天都未使用，或者幾個(gè)充、放電周期都沒有充滿電，那么由內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)引起的自放電現(xiàn)象就會(huì)變得非常明顯。目前尚無方法可以測量自放電，所以必須使用一個(gè)預(yù)含義的方程式對其進(jìn)行校正。不同的電池模型有不同的自放電速度，這取決于充電狀態(tài)(SOC)、溫度以及電池的充放電循環(huán)歷史等因素。創(chuàng)建自放電的精確模型要花費(fèi)相當(dāng)長的時(shí)間進(jìn)行數(shù)據(jù)搜集，即便這樣仍不能保證結(jié)果的準(zhǔn)確性。

該方法還存在另外一個(gè)問題，那就是只有在完全充電后立即完全放電，才能夠更新總電量值。假如在電池壽命期內(nèi)進(jìn)行完全放電的次數(shù)很少，那么在電量監(jiān)測計(jì)更新實(shí)際電量值以前，電池的真實(shí)容量可能已經(jīng)開始大幅下降。這會(huì)導(dǎo)致監(jiān)測計(jì)在這些周期內(nèi)對可用電量做出過高估計(jì)。即使電池電量在給定溫度和放電速度下進(jìn)行了最新的更新，可用電量仍然會(huì)隨放電速度以及溫度的改變而發(fā)生變化。

以電壓為基礎(chǔ)的方法屬于最早應(yīng)用的方法之一，它僅需測量電池兩級間的電壓。該方法基于電池電壓和剩余電量之間存在的某種已知關(guān)系。它看似直接，但卻存在難點(diǎn)：在測量期間，只有在不施加任何負(fù)載的情況下，才存在這種電池電壓與電量之間的簡單關(guān)聯(lián)。當(dāng)施加負(fù)載時(shí)(這種情況發(fā)生在用戶對電量感興趣的多數(shù)情況下)，電池電壓就會(huì)因?yàn)殡姵貎?nèi)部阻抗所引起的壓降而出現(xiàn)失真。此外，即使去掉了負(fù)載，發(fā)生在電池內(nèi)部的張持過程(relaxationprocesse)也會(huì)在數(shù)小時(shí)內(nèi)造成電壓的持續(xù)變化。由于多種原因的存在，基于電池阻抗知識(shí)的壓降校正方法仍存在問題，本文會(huì)在稍后討論這些原因。

電池化學(xué)反應(yīng)及電壓響應(yīng)

電池本身復(fù)雜的電化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致其瞬態(tài)電壓響應(yīng)。圖1a顯示了從鋰離子電池的電極開始的電荷轉(zhuǎn)移基本步驟(其它電池的步驟與其類似)。

電荷必須首先以電子的形式穿越儲(chǔ)存能量的電化學(xué)活性材料(陽極或陰極)，在到達(dá)粒子表面后以離子的形式存儲(chǔ)于電解液中。這些化學(xué)步驟與電池電壓響應(yīng)的時(shí)間常數(shù)相關(guān)。圖1b顯示了電池的阻抗范圍，時(shí)間常數(shù)的范圍從數(shù)毫秒到數(shù)小時(shí)不等。

在時(shí)域中，這意味著施加負(fù)載后，電池電壓將隨時(shí)間的推移以不同速率逐漸降低，并且在去除負(fù)載后逐漸升高。圖2顯示了在不同的充電狀態(tài)下，對鋰離子電池施加負(fù)載后的電壓張弛情況。

考慮到基于電壓的電池電量監(jiān)測會(huì)出現(xiàn)誤差，我們假定可以通過減去IR壓降來校正帶負(fù)載的電壓，然后通過使用校正后的電壓值來獲取當(dāng)前的SOC。我們將要遇到的第一個(gè)問題就是：R值取決于SOC。假如使用平均值，那么在幾乎完全放電的狀態(tài)下(此時(shí)阻抗是充電狀態(tài)下的10倍以上)，對SOC的估測誤差將達(dá)到100%。解決該問題的一個(gè)辦法是根據(jù)SOC在不同負(fù)載下使用多元電壓表。阻抗同樣在很大程度取決于溫度(溫度每降低10C，阻抗新增1.5倍)，這種相互關(guān)系應(yīng)該添加到表格中，而這也就使得運(yùn)算過程極為復(fù)雜。