傳統(tǒng)燃油車上有油表，還有多少油，還能跑多遠，看一眼心里就有數(shù)了。換做是電動汽車，駕駛員則需要了解電池包還剩下多少電量。荷電狀態(tài)又叫剩余電量，SOC，State of Charge，是反應(yīng)電池包內(nèi)當前電量占總體可用容量百分比的一個參數(shù)。駕駛員根據(jù)滿電狀態(tài)總的里程數(shù)，可以推斷出當前電量的續(xù)航能力，也有車型直接顯示續(xù)航距離。

　　電量估計不準確的電動汽車，往往給車主帶來一些困擾。

　　電量跳變，即將停車的時候，掃了一眼電量，還剩下50%，估計回程勉強夠用了。過一會回來發(fā)動車子，發(fā)現(xiàn)電量指示在了40%，貌似回不去了……

　　突然掉電，電量還有30%的時候，一腳加速，驟然報警電量過低，停車了……

　　SOC的準確性，一直是電動汽車用戶詬病的重點，在網(wǎng)絡(luò)論壇上時常能看到，電動汽車車主說又被放到半路的抱怨帖。發(fā)展多年的電動汽車，SOC的準確估計仍然沒有做的特別好。

　　1 SOC估計干什么用

　　告知駕駛員剩余里程，是SOC對駕駛員的價值，同時，電動汽車和電池包的管理控制過程，也需要SOC的準確數(shù)據(jù)。

　　防止過充過放

　　SOC作為充放電的重要閾值，對電池包起到調(diào)節(jié)和保護作用。充電過程中，如果電池包電量過低，比如低于10%，則充電電流不能馬力全開，而是限流充電，直至達到正常電量范圍，方可放開限制。放電階段，當電量已經(jīng)比較低，但仍然在放電截止電量以上，比如低至20%SOC，一般會限制功率輸出，防止大電流造成系統(tǒng)觸及停車電壓，并且期望以最節(jié)能的方式運行，跑更遠的距離。

　　作為低電量限流閾值

　　為什么電池包電量較低的時候，需要設(shè)置限流策略？電量較低時，電池端電壓較低，如果突然發(fā)生大電流放電，電池極化內(nèi)阻會迅速增大，使得內(nèi)阻占壓上升，電池電勢減去內(nèi)阻占壓后的電池端電壓則會相應(yīng)降低。如果電流足夠大，則端電壓可能被拉低到停止供電電壓以下。如果低電壓持續(xù)時間超過延時時間，電池管理系統(tǒng)判斷電池電壓過低，無法繼續(xù)工作，需要斷電。于是主動斷掉電池包主回路接觸器。突然的掉電于是發(fā)生了。當然，有的車型電源主回路接觸器的控制權(quán)限在整車控制器上。

　　電動汽車上有多種用電器，空調(diào)，音響，轉(zhuǎn)向助力，剎車助力等等。當SOC降低到一定程度，用電器的權(quán)限需要作出排序，比如剎車助力無論什么電量都必須供電，空調(diào)音響，電量少于一定值時必須停止供電等等。

　　2 算法

　　已經(jīng)為大家熟知的算法有開路電壓法，安時積分法和內(nèi)阻法。新近被研究較多的方法包括卡爾曼濾波法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等。新的方法正在不斷涌現(xiàn)，只是多數(shù)都在研究討論階段，實際應(yīng)用中的算法仍然以舊方法為主。

　　開路電壓法

　　鋰電池的開路電壓與電池的荷電量有明確單調(diào)的對應(yīng)關(guān)系，只要獲得準確的開路電壓就可以推算出電池電量。幾款電芯的開路電壓與SOC對應(yīng)曲線如下圖所示。

　　先離線測量得到不同溫度不同SOC下的開路電壓值，形成表格。電池系統(tǒng)裝車以后，每當出現(xiàn)停止供電狀態(tài)，就可以調(diào)用表格數(shù)據(jù)，根據(jù)測量得到的開路電壓判斷電池荷電狀態(tài)。

　　開路電壓法，對電池電量的判斷準確，但條件限制比較多。必須在回路斷開的情況下，電池靜置一段時間以后。這個要求使得在線測量不可能實現(xiàn)。

　　有人針對上述問題展開研究，發(fā)現(xiàn)回路停止供電一定時間后的電池端電壓與開路電壓保持一個穩(wěn)定的關(guān)系。采用這種方法，可以避免長時間靜置的過程，使得開路電壓法的應(yīng)用范圍得到了拓展。

　　安時積分法

　　實時測量電池包主回路電流，并將其對時間積分，充電為負放電為正。放電過程，用初始電量減去積分結(jié)果，得到當前電量；充電過程，用初始電量加上積分結(jié)果，得到當前電量。

　　安時積分法的一個問題是，初始電量的判斷，無法直接得到。另外，由于系統(tǒng)電流的波動性很大，而電流采樣是間隔一定時間進行一次，使得采樣值與一段時間的平均值并不一定近似，長時間累積下來，造成比較明顯的誤差，并且誤差不是安時積分法自己能夠消除的。因此，安時積分的實際應(yīng)用必須與其他方法相結(jié)合，解決初值和累積誤差的問題。

　　內(nèi)阻法

　　電芯的SOC與內(nèi)阻之間存在對應(yīng)關(guān)系，如下圖所示。實時測量內(nèi)阻，進而得到電池的SOC，理論上是可行的。

　　但從上面圖中可以發(fā)現(xiàn)，內(nèi)阻跟隨SOC變化的趨勢非常平緩，很小的內(nèi)阻變化或者測量誤差，就可以造成SOC值較大的誤差。并且，內(nèi)阻測量過程也存在著各種出現(xiàn)誤差的可能。測量接觸電阻過大；電池電流較大，出現(xiàn)較大的極化內(nèi)阻的干擾；電池溫升不一致，使得溫度監(jiān)測點的溫度和電池本體溫度不一致，造成溫度補償出現(xiàn)偏差等等。內(nèi)阻法估計SOC，實際應(yīng)用案例比較少。

　　標簽：關(guān)于鋰電池電量檢測