SOC估計(jì)方法介紹

電動(dòng)汽車用電池SOC估算電池的性能指標(biāo)SOC定義SOC估算方法簡(jiǎn)介2021/5/91電池性能指標(biāo)一、電壓（1）端電壓（2）開(kāi)路電壓（3）電動(dòng)勢(shì)（4）額定電壓（5）工作電壓(負(fù)載電壓、放電電壓)（6）終止電壓2021/5/92二、電池容量（Ah）(1)理論容量(2)實(shí)際容量(3)標(biāo)稱容量(4)額定容量(5)荷電狀態(tài)(SOC)三、能量（W·h，kW·h)電池的能量決定電動(dòng)汽車的行駛距離。(1)標(biāo)稱能量(2)實(shí)際能量(3)比能量（Wh／kg）(4)能量密度（Wh／L）2021/5/93四、電池內(nèi)阻

電流流過(guò)電池內(nèi)部受到的阻力，使電池電壓降低，此阻力稱為電池內(nèi)阻。五、放電速率(放電率)

一般用電池在放電時(shí)的時(shí)間或放電電流與額定電流的比例來(lái)表示。（1）時(shí)率（2）倍率(電流率)六、電池壽命包括使用期限和使用周期。2021/5/94SOC定義一般定義:電池的荷電狀態(tài)SOC被用來(lái)反映電池的剩余容量狀況，其數(shù)值上定義為電池剩余容量占電池容量的比。如果以電池充滿狀態(tài)定義為，定義式可表示為式中，

為電池剩余的容量，

為電池以恒定電流I放電時(shí)所具有的容量，Q為已放出電量。2021/5/95修正定義將電池的荷電狀態(tài)設(shè)定為標(biāo)稱荷電狀態(tài)和動(dòng)態(tài)荷電狀態(tài)兩種情況。(1)特指某一恒定溫度下以標(biāo)稱的恒定電流放電時(shí)，電池所放出的標(biāo)稱容量為基準(zhǔn)所確定的值。標(biāo)稱荷電狀態(tài)將電流和溫度固定化，但需對(duì)電池不可恢復(fù)性容量影響因素（如極板老化）進(jìn)行修正：2021/5/96式中，Q為電池在標(biāo)稱的電流下所放出的電量，CB為電池以標(biāo)稱的恒定電流放電所具有的容量,為電池不可恢復(fù)性影響因素。2021/5/97

（2），指隨電流、溫度參數(shù)變化的電池荷電狀態(tài)，動(dòng)態(tài)荷電狀態(tài)參數(shù)

以標(biāo)稱荷電狀態(tài)參數(shù)為基準(zhǔn)，根據(jù)電流的變化進(jìn)行換算，溫度變化則以影響因數(shù)的形式予以修正：式中，為溫度影響因數(shù)，可通過(guò)對(duì)該類電池進(jìn)行試驗(yàn)獲得；I為當(dāng)前及以后一段時(shí)間持續(xù)穩(wěn)定的實(shí)際電流。2021/5/98SOC估算方法簡(jiǎn)介SOC估算方法可歸結(jié)為電量累積法、電阻測(cè)量法和電壓測(cè)量法3種基本類型。具體包括電量累積法、開(kāi)路電壓法、阻抗法、卡爾曼濾波法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等。2021/5/99（1）電量累積法通過(guò)累積電池在充電或放電時(shí)的電量來(lái)估計(jì)電池的SOC，并根據(jù)電池的溫度、放電率對(duì)SOC進(jìn)行補(bǔ)償。式中，為初始，為電池額定容量；I為充放電電流，充電時(shí)取負(fù)，放電時(shí)取正；為充放電效率。2021/5/910優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單，在短時(shí)間能夠準(zhǔn)確估算SOC。缺點(diǎn)：開(kāi)環(huán)預(yù)測(cè)，存在無(wú)法確定初始SOC和累計(jì)誤差越來(lái)越大的問(wèn)題。2021/5/911（2）開(kāi)路電壓法通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法描述在不同放電電流情況下的電池的端電壓與電池的剩余能量的關(guān)系曲線，并存儲(chǔ)特征關(guān)系曲線。實(shí)時(shí)采樣電池放電時(shí)的端電壓，查表求出電池的剩余能量，同時(shí)考慮電池的使用壽命以及內(nèi)阻對(duì)電池SOC的影響，對(duì)求得的電池剩余能量進(jìn)行校正。優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單易行。缺點(diǎn)：但是需要電池長(zhǎng)時(shí)間靜置，不能滿足在線檢測(cè)的要求。2021/5/912（3）阻抗法荷電狀態(tài)(soc)影響電池的交流阻抗，因此有學(xué)者提出可以用阻抗值來(lái)估計(jì)SOC。用不同頻率的交流電激勵(lì)電池，測(cè)量電池內(nèi)部交流電阻，并通過(guò)建立的計(jì)算模型得到SOC估計(jì)值。優(yōu)點(diǎn)：反映了電池在某特定恒流放電條件下的SOC值。缺點(diǎn)：根據(jù)此SOC判斷電池能繼續(xù)放出的電量，還必須考慮后階段放電率的實(shí)際情況。此外，由于電池SOC與電阻參數(shù)之間關(guān)系復(fù)雜，用傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)方法很難建模，還有很多因素都可以改變內(nèi)阻，比如溫度，充放電電流，SOH等。當(dāng)SOC>40％時(shí)，阻抗變化很小。2021/5/913（4）卡爾曼濾波法它利用系統(tǒng)和測(cè)量動(dòng)態(tài)的知識(shí)、假設(shè)的系統(tǒng)噪聲和測(cè)量誤差的統(tǒng)計(jì)特性，以及初始條件信息，對(duì)測(cè)量值進(jìn)行處理，求得系統(tǒng)狀態(tài)的最小誤差估計(jì)。電動(dòng)汽車用電池組，可看作是由輸入和輸出組成的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。2021/5/914在了解系統(tǒng)一定先驗(yàn)知識(shí)的前提下，建立系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)方程，再利用輸出的校驗(yàn)作用，獲得對(duì)系統(tǒng)包括荷電狀態(tài)在內(nèi)無(wú)法直接測(cè)量的內(nèi)部參數(shù)估計(jì)。在電池等效電路模型的基礎(chǔ)上，建立了系統(tǒng)的狀態(tài)方程和測(cè)量方程。根據(jù)電池組放電試驗(yàn)數(shù)據(jù)，應(yīng)用卡爾曼濾波算法估計(jì)電池組的開(kāi)路電壓，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池荷電狀態(tài)的估計(jì)。2021/5/915優(yōu)點(diǎn)：能夠根據(jù)采集到的電壓電流，由遞推算法得到SOC的最小方差估計(jì)，解決SOC初值估計(jì)不準(zhǔn)和累計(jì)誤差的問(wèn)題。缺點(diǎn)：對(duì)電池模型依賴性很強(qiáng)，對(duì)系統(tǒng)處理器的速度要求較高。2021/5/916（5）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法理論上，只要有適合的訓(xùn)練數(shù)據(jù)和訓(xùn)練方法，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以得到任何輸入和輸出之間的關(guān)系。該方法必須獲得鋰電池的性能參數(shù)，