电池管理系统SOC估算方法与应用范文

摘要:动力电池SOC的准确估算是BMS的核心功能之一，是提高电池利用效率和制定整车控制策略的基础。本文对常用的SOC估算方法进行介绍，比较其优缺点，为实际的工程应用提供参考。

关键词:电动汽车;荷电状态;电池管理系统

电池管理系统(BMS)对电动汽车的电池进行维护和管理，在保障安全性的前提下，尽可能地挖掘电池的潜能，提供更优的续驶里程和驾驶体验，是电动汽车研发的重点之一。电池荷电状态(SOC)的估算是BMS的核心功能之一，它是电动汽车电池充放电有效控制和动力性能优化管理的基础，直接影响电池的利用率和汽车的性能表现。由于SOC不能直接测量，且受众多因素的影响，所以对SOC估算方法的研究已成为电池管理系统的一项重要课题。SOC指电池中剩余电荷的可用状态，一般用百分比表示。最常用的SOC定义为电池的剩余电量与其额定(标称)电量的百分比。在实际应用时，一般以实际最大电量代替额定(标称)电量，以考虑电池衰减、环境温度变化等因素的影响。在电动汽车BMS行业，比较经典的SOC估算方法包括安时积分法、开路电压法以及Kalman滤波方法等，它们各有优劣。其中，安时积分法和Kalman滤波方法可以估算电池动态过程(电池充电或放电)的SOC，且估算过程中存在随时间变化的误差;开路电压法可以估算电池充分静置后，没有充放电时的SOC，且SOC的估算误差和静置时间没有关系，只与对应的SOC和电压测量误差有关。在实际应用时，往往是多种方法结合，以实现在电池系统的整个生命周期阶段都可以准确估算SOC，如在简单工况时使用安时积分法;在复杂工况时采用结合在线参数辨识的Kalman滤波方法;在OCV随SOC变化显著的区域，如果电池达到充分静置条件，再辅以开路电压校准。如此得到的SOC往往比单一方法估算的SOC更加准确。

1安时积分法

安时积分法又称电荷累积法，是目前最常用的一种SOC估算方法［1－4］。

2开路电压法

电池充分静置(既不充电也不放电，放置至少2h以上)后，开路电压与SOC存在一一对应的关系。开路电压法的原理是:事先通过电池测试获取SOC与OCV的对应关系(如图2所示);然后在实际使用电池时，如果电池达到了充分静置的条件，通过测量此时电池的开路电压，再反查OCV－SOC表获取其SOC值［5］。

3Kalman滤波法

对BMS的SOC估算问题来说，应用Kalman滤波算法，首先要建立等效电路模型［6－7］。等效电路模型的思路是用电容、电阻、电源等基本电路元器件的组合来模拟电池的动态特征。常用的等效电路模型有Rint模型、Thevenin模型、PNGV模型、MassimoCera-olo模型等［8－13］。

4结束语

本文对目前电动汽车BMS上常用的SOC估算方法进行了综述，介绍了各方法的大致实施过程，并比较了各方法的优缺点。在实际使用时，往往是多种方法结合，综合其优势，以实现在电池系统的整个生命周期阶段，都可以得到准确的SOC估算。

作者：张礼宪；周雨辉；魏涛；张景涛；陶西孟；杨继群 单位：中通客车控股股份有限公司