動(dòng)力電池及電池管理系統(tǒng)-SOC估算常用算法

SOC估算常用算法目錄SOC估算精度的影響因素01精確估計(jì)SOC的作用02SOC估計(jì)的常用算法03SOC估算常用算法

SOC，全稱(chēng)是StateofCharge，荷電狀態(tài)，也叫剩余電量，代表的是電池使用一段時(shí)間或長(zhǎng)期擱置不用后的剩余容量與其完全充電狀態(tài)的容量的比值，常用百分?jǐn)?shù)表示。其取值范圍為0~1，當(dāng)SOC=0時(shí)表示電池放電完全，當(dāng)SOC=1時(shí)表示電池完全充滿(mǎn)。

對(duì)于蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）的研究現(xiàn)狀而言，準(zhǔn)確地估算電池的SOC數(shù)值是當(dāng)前蓄電池管理系統(tǒng)的關(guān)鍵性技術(shù)之一；對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)而言，準(zhǔn)確的SOC估算可以有效提高使用效率，優(yōu)化駕駛，避免電池濫用從而延長(zhǎng)電池的使用壽命。由于動(dòng)力電池荷電狀態(tài)(SOC)的非線性，并且受到多種因素的影響，導(dǎo)致電池電量估計(jì)和預(yù)測(cè)方法復(fù)雜，準(zhǔn)確估計(jì)SOC比較困難。SOC估算精度

的影響因素01SOC估算精度的影響因素2）4）1）3）5）充放電電流溫度電池容量衰減自放電一致性大電流可充放電容量低于額定容量，反之亦然。不同溫度下電池組的容量存在著一定的變化。電池的容量在循環(huán)過(guò)程中會(huì)逐漸減少。無(wú)污染、易啟動(dòng)、低噪聲、易操縱。自放電大小主要與環(huán)境溫度有關(guān)，具有不確定性。電池組的一致性差別對(duì)電量的估算有重要的影響。精確估計(jì)SOC的作用02精確估計(jì)SOC的作用1)保護(hù)蓄電池準(zhǔn)確控制電池SOC范圍，可避免電池過(guò)充電和過(guò)放電。2)提高整車(chē)性能SOC不準(zhǔn)確，電池性能不能充分發(fā)揮，整車(chē)性能降低。3)降低對(duì)動(dòng)力電池的要求準(zhǔn)確估算SOC，電池性能可充分使用，降低對(duì)動(dòng)力電池性能的要求。4)提高經(jīng)濟(jì)性選擇較低容量的動(dòng)力蓄電池組可以降低整車(chē)制造成本，由于提高了系統(tǒng)的可靠性，后期維護(hù)成本降低。SOC估計(jì)的常用算法03SOC估計(jì)的常用算法

隨著放電電池容量的增加，電池的開(kāi)路電壓降低?？梢愿鶕?jù)一定的充放電倍率時(shí)電池組的開(kāi)路電壓和SOC的對(duì)應(yīng)曲線，通過(guò)測(cè)量電池組開(kāi)路電壓的大小，插值估算出電池SOC的值。開(kāi)路電壓法的問(wèn)題是，動(dòng)力蓄電池需要在靜置很長(zhǎng)時(shí)間以后的開(kāi)路電壓對(duì)應(yīng)的SOC才是準(zhǔn)確的，汽車(chē)在行駛的時(shí)候采集的電壓用來(lái)標(biāo)定SOC不夠準(zhǔn)確。(1)開(kāi)路電壓法SOC估計(jì)的常用算法(2)容量積分法

容量積分法是通過(guò)對(duì)單位時(shí)間內(nèi)，流入流出電池組的電池進(jìn)行累積。從而獲得電池組每一輪放電能夠放出的電量，確定電池SOC的變化。容量積分法最大的問(wèn)題是隨著時(shí)間的推移誤差會(huì)越來(lái)越大。SOC估計(jì)的常用算法(3)電池內(nèi)阻法

電池內(nèi)阻有交流內(nèi)阻(常稱(chēng)交流阻抗)和直流內(nèi)阻之分，它們都與SOC有密切關(guān)系。SOC與電阻參數(shù)之間的關(guān)系復(fù)雜，對(duì)電池模型要求精確，用傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)方法很難建模：且只適應(yīng)低SOC狀態(tài)。在某些電池管理系統(tǒng)中，內(nèi)阻法與容量積分法組合使用來(lái)提高SOC估算的精度。SOC估計(jì)的常用算法(4)模糊邏輯推理和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法模糊邏輯接近人的形象思維方式，擅長(zhǎng)定性分析和推理，具有較強(qiáng)的自然語(yǔ)言處理能力；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)采用分布式存儲(chǔ)信息，具有很好的自組織、自學(xué)習(xí)能力。他們的共同的特點(diǎn)是均采用并行處理結(jié)構(gòu)，可從系統(tǒng)的輸入、輸出樣本中獲得系統(tǒng)輸入輸出關(guān)系。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法適用于各種電池，其缺點(diǎn)是需要大量的參考數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，估計(jì)誤差受訓(xùn)練數(shù)據(jù)和訓(xùn)練方法的影響很大。SOC估計(jì)的常用算法(5)卡爾曼濾波法其核心思想：

對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)的狀態(tài)做出最小方差意義上的最優(yōu)估算。適用于各種電池，不僅給出了SOC的估計(jì)值，還給出了SOC的估計(jì)誤差。其缺點(diǎn)：