SOC(state of ge)估計算法是電池管理系統(BMS)開發應用的關鍵技術之一，傳統燃油車有油表，能跑多遠，看一眼心里就有數了，換成電動汽車，SOC就是電動汽車的”油表”，所以SOC的準確、穩定與否非常重要。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里面剩余的油，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”剩余的油”和”油箱容量”越精確，用戶使用起來就會越放心。

本文來源：長園維安CYGWAYON 微信公眾號

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網絡法。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時間靜置的條件下，開路電壓與SOC存在相對固定的函數關系，從而根據開路電壓來估算SOC。以前常用的鉛蓄電池電動自行車就是使用這種方法估算SOC。開路電壓法簡單便捷，但也存在很多缺點：

1. 電池須經過長期靜置，但電動汽車啟動頻繁，開路電壓短時間內很難穩定；

2. 電池存在電壓平臺，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期，盡管開路電壓一樣，但實際上的SOC差別可能較大；

如下圖，我們在使用這種電動自行車，假如當前SOC顯示100%，在加速啟動下電壓下降，電量可能顯示80%，停止加速時電壓回升，電量又會跳回100%。

電流積分法估算SOC目前廣泛應用于電動自行車、園林工具、儲能等領域。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計、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積分法(也叫電流積分法或庫侖計數法)，其本質是在電池進行充電或放電時，通過累積充進或放出的電量來估算電池的SOC。與其它SOC估算方法相比，電流積分法相對可靠，并且可以動態地估算電池的SOC值，因此被廣泛使用。

電流積分法簡化公式如下：

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，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電池SOC的影響，長期使用也會導致測量誤差不斷累積擴大，因此需要引入相關修正系數對累積誤差進行糾正。

下面簡單介紹下我們BMS保護板使用的SOC估算方法。我們算法的主要是針對電流積分法計算SOC的局限性進行改進：

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

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

●針對電池老化的問題,我們在電池包每次完整的充放電循環后,對電池包滿充容量進行實時修正,這樣我們可以更準確的獲取電池包的實際滿充容量。這就好比你有個容量是200L油桶(電池包的設計容量),使用了一段時間磕磕碰碰，油桶形狀改變了，我們不知道他的實際容量了,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）,我們就可以用這個體積（一次完整的充放電的時間）對這個油桶的實際容量（電池包的實際容量）進行細微的修正，即從放空電（由于實際電池包應用場景的不同，修正的下限可能不一定是放空,更具不同的實際情況而設置）到充滿電。見下圖，如果滿充容量修正不準，即使剩余容量是準確的，SOC也是不準確的，會使用戶做出錯誤的判斷。因此要使SOC更準確，剩余容量和滿充容量都要盡量的準確。

●針對自放電的問題，我們在電池包不充放電時，用平均工作電流或者休眠功耗乘以時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，依據電池特性，在不同的溫度下，電池能釋放的電能不一樣，我們在算法里面加入了溫度系數的修正，這里就不詳說了。目前我們通過大量的實際測試和應用SOC誤差在4%以內。

我們的BMS保護板鋰電池更安全，讓客戶使用更放心，讓SOC更精確，讓客戶不會因為SOC顯示的不精確對實際情況做出誤判，帶來不必要的困擾。