文档介绍：电动汽车动力电池荷电状态SOC估算方法浅析
作者：胡小芳，薛秀丽
来源：《时代汽车》2018年第11期
摘要：纯电动汽车的电池荷电状态SOC，相当于传统燃油汽车的油表。而混合动力汽车的荷电状态对整车控制优化起决定性作用。准确的SO电池内部的电动势相当于电池的电场力，用来描述电池对外电路输出电能时的内部驱动力。理论上，电池电动势能用电池的热力学参数和能斯特方程(Nernstequation)获得。实际应用中
通常将电池的开路电压近似为电动势。锂离子电池特别是锰酸锂电池的开路电压和荷电状态 SOC存在近似线性的对应关系，且开路电压与sOc的关系式不随电池运行工况的变化而变化，因此根据共对应关系可以估计SOC，但开路电压的获得需要电池放置很长时间使电压稳定，特别是在温度低放电倍率高等情况，电池从工作状态恢复到稳定状态需要很长时间，几个小时甚至十几个小时。基于开路电压估计电池的sOc通常有三种计算方法：查表法、分段线性函数法和数学表达式法。

该方法将测试的电池参数存放在表格里，用于估计SOC。SOC的估计精度取决于存储数据量的大小。
。通过分段线性函数，可以拟合一个对于任一测得的开路电压UocV，电池SOC的计算表达式：
式中，U1、Uh分别为电池在SOC1、SOCh两点对应的已知的开路电压。

该方法将电池电动势运用确定的数学表达式表示，电池电动势关于测量的开路电压和静置时间之间的数学表达式为：
式中：Y>0, a>0，B>0，参数它们是与电池充放电倍率相关的常数；若电池电压随时间增大(电池放电后静置)，r=+1；若电池电压随时间降低，r=-1;
E8表示电池达到稳定时的开路电压，即电池电动势；U表示t时刻测得的开路电压； ln6(t)表示时间t的自然对数的6次幂；e+表示随机误差项。
开路电压法在充电开始和结束荷电状态SOC估算效果较好，经常和安时积分法结合使用。
4安时积分法
安时积分方法简单可靠、易于实现，因此是最常用的荷电状态SOC估算方法。如果充放电初始状态为SOco，那么当前状态的SOC为
式中：SOco为初始荷电状态，SOCend为当前荷电状态，AQ为初始状态到当前状态的充放电容量变化，所以SOC的估算需要确定的参数是AQ、SOCend、SOCo。
安时积分法适用于所有电动车的电池荷电状态估算，如果电流能够准确测量，且初始状态的荷电状态数据足够，则这种方法估算sOc更为可靠。该方法的缺点是：当积分进行时，累计误差无法准确估算、自放电容量会损失以及最大可用电池容量会变化等等，所随着积分的进行，荷电状态SOC的估计误差会越来越大，因而需要定期修改初始荷电状态。其前提是获得开路电压U。cv，从而利用OCV-SOC曲线得到新的SOCo。
5卡尔曼滤波法
卡尔曼滤波理论是对系统状态做出最小方差意义上的最优估计，运用卡尔曼滤波进行荷电状态SOC估算时，电池被当作动态系统，荷电状态SOC是系统的一个内部情况，通过调节卡尔曼滤波放大倍数得到电池SOC的最优估算。电池模型的一般数学形式为
由于电池是一个非线性系统，基于简单的线性系统模型运用卡尔曼滤波估计误差较大，甚至导致滤波发散。滤波法适