电池管理系统BMS中SOC算法通俗解析（一）

SOC(state of ge)估计算法是电池管理系统(BMS)开发应用的关键技术之一，传统燃油车有油表，能跑多远，看一眼心里就有数了，换成电动汽车，SOC就是电动汽车的”油表”，所以SOC的准确、稳定与否非常重要。SOC的定义粗略的说就是，SOC=剩余容量/额定容量(满充容量)*100%，更浅显的比喻就是剩余容量就好比汽车里面剩余的油，额定容量就是汽车的油箱容量，SOC就是剩余的”油”和”油箱容量”的比值。这个”剩余的油”和”油箱容量”越精确，用户使用起来就会越放心。
目前主流的SOC估算方法有开路电压法、电流积分法、卡尔曼滤波法和神经网络法。比较常用的是前两种，后两种算法这里不展开讨论。开路电压法其原理是利用电池在长时间静置的条件下，开路电压与SOC存在相对固定的函数关系，从而根据开路电压来估算SOC。以前常用的铅蓄电池电动自行车就是使用这种方法估算SOC。开路电压法简单便捷，但也存在很多缺点：

1. 电池须经过长期静置，但电动汽车启动频繁，开路电压短时间内很难稳定；

2. 电池存在电压平台，特别是磷酸铁锂电池，在SOC30%-80%期间，端电压和SOC曲线近似为直线；

3. 电池处于不同温度或不同寿命时期，尽管开路电压一样，但实际上的SOC差别可能较大；

如下图，我们在使用这种电动自行车，假如当前SOC显示100%，在加速启动下电压下降，电量可能显示80%，停止加速时电压回升，电量又会跳回100%。

电流积分法估算SOC
目前广泛应用于电动自行车、园林工具、储能等领域。虽然很多不同的BMS厂家都是用电流积分法估算SOC，但是由于各自算法设计、硬件电路、电流采样芯片选择的不同精度也各不相同。电流积分法也叫安时积分法(也叫电流积分法或库仑计数法)，其本质是在电池进行充电或放电时，通过累积充进或放出的电量来估算电池的SOC。与其它SOC估算方法相比，电流积分法相对可靠，并且可以动态地估算电池的SOC值，因此被广泛使用。

电流积分法简化公式如下：

从以上公式不难看出，该估算方法存在着误差，主要来源于三个方面：

1. 电流采样造成误差

采样精度采样间隔

2. 电池容量变化造成误差

温度变化电池老化充放电倍率不同电池自放电

3. SOC

初始SOC估算困难

最终SOC过程取舍误差

该方法只是以电池的外部特征作为SOC估算依据，在一定程度上忽视了电池自放电率、老化程度和充放电倍率对电池SOC的影响，长期使用也会导致测量误差不断累积扩大，因此需要引入相关修正系数对累积误差进行纠正。

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