一種電動汽車SOC修正方法研究

韓友國 許伶莉 奚新文

摘 要：本文主要提出了一種電動汽車與電池管理系統SOC修正方法。該方法利用安時積分和開路電壓兩種方法，實現電動汽車在不同狀態下的SOC的動態修正和靜態修正，進而保證車輛的運行可靠性。

關鍵詞：電動汽車;動力電池;SOC估算;修正

電池荷電狀態SOC（State of Charge）是被用來反應電池剩余容量的重要參數[1-2]。SOC的準確性與整車電池管理系統的控制策略以及續航里程等都息息相關，因此，精確地SOC估算非常重要。常用的SOC估算方法主要有安時積分法、電阻法、開路電壓法、神經網絡法和卡爾曼濾波法等[3]。但是不論是安時積分法還是其他智能法，都存在各自的不足之處。

安時積分法，由于電流波動大和充放電速率影響，長期易造成累計誤差，且誤差越來越大。開路電壓法根據電池的開路電壓與SOC存在一定的對應關系，可以對電池的SOC進行估算，但是開路電壓法需要穩定的電壓，往往需靜置一小時以上，而實際整車在行駛時電流跳動大，電壓卻是不能穩定的。因此，將兩者結合，可以有效彌補各自不足，對SOC精度進行修正。

本文在前人基礎之上，提出一種更精確的估算動力電池SOC的修正方法。

首先SOC定義與安時積分法相結合估算電池動態SOC值，然后用開路電壓法，根據SOC與OCV的對應關系，對SOC進行靜態修正，并根據整車使用情況，分類考慮，提出不同工況下SOC的靜態修正方法，以提高整車SOC估算精度。

1 電動汽車SOC估算原理

美國先進電池聯合會USABC（U.S. Advanced Battery Consortium）在其《電動汽車電池實驗手冊》中有關SOC的定義為：電池在一定放電倍率下，剩余電量與相同條件下額定容量的比值[4]。

安時積分法可適用于所有電動汽車電池，如果能夠精確地測量電流，有充足估計起始狀態數據，是一種簡單、有效的SOC估算方法。對于不同結構、不同材料的動力電池，公式各有不同。但通過對容量的修正，可以實現電動汽車在行駛過程SOC的動態估算修正。

2.2 開路電壓法修正

開路電壓法對于放電初期和末期，以及靜態條件下，SOC的估算較為準確。在使用開路電壓法計算SOC時，目前大多數的做法是得到不同溫度不同SOC下開路電壓矩陣圖，即SOC-OCV對應表（下文簡寫為SOC2），再利用開路電壓法對車輛進行靜態修正。并將靜態修正分為以下三種情況：滿電修正、空電修正和上電修正。

滿電修正是指電動汽車通過快充或者慢充形式，將車輛充電到廠家規定的最高閾值時，進行的修正。具體的，當充電時，根據動力電池的單體電壓、總壓、電流等條件，判定是否充滿電，如果充滿電，則直接修正到100%。如果某動力電池當動力電池中某一節單體電壓達到4.2V時，此時判定為充滿電，但此時真實SOC為99.5%，則需要修正到100%。如果充電過程中，出現突然斷電情況，按照公式（3）估算公式，充多少便是多少，不進行修正。

空電修正指車輛行駛到不能再行駛為止。具體的，當行駛時，依據動力電池的單體電壓、總壓、電流等條件，判定車輛是否空電，如果空電，則直接修正0%。

上電修正就是車輛處于下電狀態到處于可行駛狀態時進行的修正。首先上電初始化后，比較存儲的公式（3）中的SOC1值與開路電壓法SOC-OCV對應表中的SOC2的差值△SOC，進行修正。

①當|△SOC|≥5%時，進行修正，且SOC=;

②當|△SOC |<5%時，進行修正，此時SOC（t）=SOC1（t-1），即斷電前一秒修正值。

3 結論

目前許多SOC估算方法不能滿足電動汽車實時、高精度計算的要求，主要是初始容量和估算方法的不精確造成的。開路電壓法在充電初期和放電末期估算SOC準確;在保證初始容量正確的前提下，安時積分算法簡單易實現。本文利用兩個方法的優點，將兩者相結合，并在動態與靜態時分類修正，更精確進行SOC估算，更接近真實值，實現了汽車各種工況下的SOC修正，給顧客更好的駕駛感受。

資金支持：2018年奇瑞新能源汽車暨智能網聯汽車產業技術創新工程項目-奇瑞新能源汽車全鋁框架產線分布式在線檢測系統（皖發改產業函[2018]602號）

參考文獻：

[1]Cheng F，Liang J，Tao Z，et al. Functional materials for rechargeable batteries[J]. Advanced Materials，2011，23（15）：1695-1715.

[2]Lukic S M，Cao J，Bansal R C，et al. Energy Storage Systems for Automotive Applications[J]. IEEE Transactions on Industrial Electronics，2008，55（6）：2258-2267.

[3]華周發，李靜.電動汽車動力電池SOC估算方法綜述[J].電源技術，2013，37（9）：1686-1689.

[4]USABC electric vehicle Battery Test Procedures Manual. Revision 2[J]. Office of Scientific & Technical Information Technical Reports，1996.33-135.

[5]姚朝華，張偉，楊玉梅，等.電動汽車SOC影響因素研究[J].科技視界，2018，1（2）：6-7.