SOC(state of ge)估計(jì)算法是電池管理系統(tǒng)(BMS)開發(fā)應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)之一，傳統(tǒng)燃油車有油表，能跑多遠(yuǎn)，看一眼心里就有數(shù)了，換成電動(dòng)汽車，SOC就是電動(dòng)汽車的”油表”，所以SOC的準(zhǔn)確、穩(wěn)定與否非常重要。SOC的定義粗略的說就是，SOC=剩余容量/額定容量(滿充容量)*100%，更淺顯的比喻就是剩余容量就好比汽車?yán)锩媸Ｓ嗟挠?，額定容量就是汽車的油箱容量，SOC就是剩余的”油”和”油箱容量”的比值。這個(gè)”剩余的油”和”油箱容量”越精確，用戶使用起來就會(huì)越放心。

本文來源：長(zhǎng)園維安CYGWAYON 微信公眾號(hào)

目前主流的SOC估算方法有開路電壓法、電流積分法、卡爾曼濾波法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法。比較常用的是前兩種，后兩種算法這里不展開討論。開路電壓法其原理是利用電池在長(zhǎng)時(shí)間靜置的條件下，開路電壓與SOC存在相對(duì)固定的函數(shù)關(guān)系，從而根據(jù)開路電壓來估算SOC。以前常用的鉛蓄電池電動(dòng)自行車就是使用這種方法估算SOC。開路電壓法簡(jiǎn)單便捷，但也存在很多缺點(diǎn)：

1. 電池須經(jīng)過長(zhǎng)期靜置，但電動(dòng)汽車啟動(dòng)頻繁，開路電壓短時(shí)間內(nèi)很難穩(wěn)定；

2. 電池存在電壓平臺(tái)，特別是磷酸鐵鋰電池，在SOC30%-80%期間，端電壓和SOC曲線近似為直線；

3. 電池處于不同溫度或不同壽命時(shí)期，盡管開路電壓一樣，但實(shí)際上的SOC差別可能較大；

如下圖，我們?cè)谑褂眠@種電動(dòng)自行車，假如當(dāng)前SOC顯示100%，在加速啟動(dòng)下電壓下降，電量可能顯示80%，停止加速時(shí)電壓回升，電量又會(huì)跳回100%。

電流積分法估算SOC目前廣泛應(yīng)用于電動(dòng)自行車、園林工具、儲(chǔ)能等領(lǐng)域。雖然很多不同的BMS廠家都是用電流積分法估算SOC，但是由于各自算法設(shè)計(jì)、硬件電路、電流采樣芯片選擇的不同精度也各不相同。電流積分法也叫安時(shí)積分法(也叫電流積分法或庫(kù)侖計(jì)數(shù)法)，其本質(zhì)是在電池進(jìn)行充電或放電時(shí)，通過累積充進(jìn)或放出的電量來估算電池的SOC。與其它SOC估算方法相比，電流積分法相對(duì)可靠，并且可以動(dòng)態(tài)地估算電池的SOC值，因此被廣泛使用。

電流積分法簡(jiǎn)化公式如下：

從以上公式不難看出，該估算方法存在著誤差，主要來源于三個(gè)方面：

1. 電流采樣造成誤差

采樣精度采樣間隔

2. 電池容量變化造成誤差

溫度變化電池老化充放電倍率不同電池自放電

3. SOC

初始SOC估算困難

最終SOC過程取舍誤差

該方法只是以電池的外部特征作為SOC估算依據(jù)，在一定程度上忽視了電池自放電率、老化程度和充放電倍率對(duì)電池SOC的影響，長(zhǎng)期使用也會(huì)導(dǎo)致測(cè)量誤差不斷累積擴(kuò)大，因此需要引入相關(guān)修正系數(shù)對(duì)累積誤差進(jìn)行糾正。

下面簡(jiǎn)單介紹下我們BMS保護(hù)板使用的SOC估算方法。我們算法的主要是針對(duì)電流積分法計(jì)算SOC的局限性進(jìn)行改進(jìn)：

●電池包第一次上電使用開路電壓法估算SOC。第一次上電，根據(jù)電池包廠家給出的電壓和剩余容量二維關(guān)系圖大概估算出目前電池包的剩余容量即SOC。

●第一次循環(huán)以后都使用電流積分法（安時(shí)法）計(jì)算SOC，此時(shí)電流采樣的精度決定了安時(shí)法估算SOC的精度，因此前端采樣芯片的選擇很重要，我們的BMS選擇是國(guó)外的前端芯片，保證電流采樣盡可能的精確。

●針對(duì)電池老化的問題,我們?cè)陔姵匕看瓮暾某浞烹娧h(huán)后,對(duì)電池包滿充容量進(jìn)行實(shí)時(shí)修正,這樣我們可以更準(zhǔn)確的獲取電池包的實(shí)際滿充容量。這就好比你有個(gè)容量是200L油桶(電池包的設(shè)計(jì)容量),使用了一段時(shí)間磕磕碰碰，油桶形狀改變了，我們不知道他的實(shí)際容量了,但是我們可以知道每次油桶空了到加滿所需要的油的體積（一次完整充電容量如下圖180L）,我們就可以用這個(gè)體積（一次完整的充放電的時(shí)間）對(duì)這個(gè)油桶的實(shí)際容量（電池包的實(shí)際容量）進(jìn)行細(xì)微的修正，即從放空電（由于實(shí)際電池包應(yīng)用場(chǎng)景的不同，修正的下限可能不一定是放空,更具不同的實(shí)際情況而設(shè)置）到充滿電。見下圖，如果滿充容量修正不準(zhǔn)，即使剩余容量是準(zhǔn)確的，SOC也是不準(zhǔn)確的，會(huì)使用戶做出錯(cuò)誤的判斷。因此要使SOC更準(zhǔn)確，剩余容量和滿充容量都要盡量的準(zhǔn)確。

●針對(duì)自放電的問題，我們?cè)陔姵匕怀浞烹姇r(shí)，用平均工作電流或者休眠功耗乘以時(shí)間來修正由于自放電引起的SOC誤差。我們的SOC修正算法還加入了溫度的修正，依據(jù)電池特性，在不同的溫度下，電池能釋放的電能不一樣，我們?cè)谒惴ɡ锩婕尤肓藴囟认禂?shù)的修正，這里就不詳說了。目前我們通過大量的實(shí)際測(cè)試和應(yīng)用SOC誤差在4%以內(nèi)。

我們的BMS保護(hù)板鋰電池更安全，讓客戶使用更放心，讓SOC更精確，讓客戶不會(huì)因?yàn)镾OC顯示的不精確對(duì)實(shí)際情況做出誤判，帶來不必要的困擾。