电池基础知识 你必须了解的SOC 知识

　　众所周知，电动汽车的最核心部分是动力电池，动力电池的重要性不言而喻。而动力电池的SOC显示则是动力电池管理工作的关键内容。

　　一、SOC的定义

　　SOC(State ofcharge)，即荷电状态，用来反映电池的剩余容量，其数值上定义为剩余容量占电池容量的比值，常用百分数表示。其取值范围为0~1，当SOC=0时表示电池放电完全，当SOC=1时表示电池完全充满。

　　电池SOC不能直接测量，只能通过电池端电压、充放电电流及内阻等参数来估算其大小。而这些参数还会受到电池老化、环境温度变化及汽车行驶状态等多种不确定因素的影响，因此准确的SOC估计已成为电动汽车发展中亟待解决的问题。

　　二、SOC的影响因素及特征参数

　　三、SOC的估算方法概述

　　准确估算电池SOC，一方面来源于电动汽车的要求，从充分发挥电池能力和提高安全性两个角度对电池进行高效管理;另一方面，电动汽车电池在使用过程中表现的高度非线性，使准确估计SOC具有很大难度。两方面的结合，使得电动汽车电池SOC估算方法的选择尤为重要。电动知家梳理用来估算SOC的方法已经出现了很多种，既有传统的放电试验法、安时计量法、电池内阻法、开路电压法、负载电压法，也有较为创新的Kalman滤波法、模糊逻辑理论法和神经网络法等，各种估算方法都有自己的优缺点。

　　四、SOC主要估算方法解析

　　(1)放电试验法

　　放电试验法是将目标电池进行持续的恒流放电直到电池的截止电压，将此放电过程所用的时间乘以放电电流的大小值，即作为电池的剩余容量。该方法一般作为电池 SOC 估算的标定方法或者用在蓄电池的后期维护工作上，在不知道电池 SOC 值的情况下采用此方法，相对简单、可靠，并且结果也比较准确，同时对不同种类的蓄电池都有效。但是放电试验法也存在两点不足：第一，该方法的试验过程需要花费大量的时间;第二，使用此方法时需要将目标电池从电动汽车上取下，因此该方法不能用来计算处于工作状态下的动力电池。

　　(2)安时计量法

　　安时计量法(ampere hour，简称 AH)，又称电流积分法，安时积分法，安时计量法的原理是将电池在不同电流下的放电电量等价为某个具体电流下的放电电量，其主要思想是 Peukert 方程。由此，得到以下等效放电电量公式：

　　安时计量法计算电池 SOC 是相对较简单的方法，该方法只是关注该系统的外部特征，在电量估算过程中，只关心流进和流出电池的电量。安时计量法采用积分法实时计算电池充入与放出的容量，通过长时间记录与计算电池的电量，最终可得到电池在某一时刻所剩余电量。该方法容易实现，但由于没有从电池内部得到电池 SOC 与充放电电量的关系，只是记录充放电电量，从而会导致电池 SOC累计误差，结果精度较低，而且该方法不能确定电池的初始值。综合考虑电池 SOC的影响因素，进行电量补偿，可以适当提高安时计量法的精度。

　　(3)开路电压法

　　开路电压法是根据电池的开路电压(Open Circuit Voltage， OCV)与电池内部锂离子浓度之间的变化关系，间接地拟合出它与电池SOC之间的一一对应关系。在进行实际操作时，需要将电池充满电量后以固定的放电倍率(一般取1C)进行放电，直到电池的截止电压时停止放电，根据该放电过程获得OCV与SOC之间的关系曲线。当电池处于实际工作状态时便能根据电池两端的电压值，通过查找OCV-SOC关系表得到当前的电池SOC。尽管该方法对各种蓄电池都有效，但也存在自身缺陷：首先，测量OCV前必须将目标电池静置 1h 以上，从而使电池内部电解质均匀分布以便获得稳定的端电压;其次，电池处于不同温度或不同寿命时期时，尽管开路电压一样，但实际上的SOC可能差别较大，长期使用该方法其测量结果并不能保证完全准确。因此，开路电压法与放电试验法一样，并不适用于运行中的电池SOC估算。

　　(4)内阻法

　　内阻测量法是用不同频率的交流电激励电池，测量电池内部交流电阻，并通过建立的计算模型得到 SOC 估计值。该方法测量得到的电池荷电状态反映了电池在某特定恒流放电条件下的SOC值。由于电池SOC和内阻不存在一一对应的关系，不可能用一个数学来准确建模。所以，该方法很少使用于电动汽车。

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