电动汽车电池荷电状态的测定方法和验证

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电动汽车电池荷电状态的测定方法和验证
吴晓梅１，刘永文２，闰荣金１，奚骏１，吴益华１
（１、上海交通大学化学化工学院，上海２００２４０
２、上海交通大学机械与动力学院，上海２００２４０）
１、概述
ｌ电池是电动汽车的能量来源，为确保电池组性能良好并延长电池的使用寿命，准确和可靠地获得电池荷电状态（ＳＯＣ）是电池管理系统中最基本和最首要的任务。

因为ＳＯＣ值的大小直接反映了电池所处的状态，由此可限定电池的最大放电电流和预测电动汽车的续驶里程。

根据各节电池的ＳＯＣ值，可以识别电池组中各电池间性能的差异，并依此进行均衡充电，以保持电池性能的均匀性，最终达到延长电池寿命的目的。

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蓄电池的管理主要包括以下四个方面：
（１）、保障各节电池容量的均匀性：
（２）、及时诊断出电池出现的问题；
（３）、防止电池的过充电和过放电；
（４）、准确地获得电池的荷电状态（ＳＯＣ）。

２、荷电状态（ＳｏＣ）的定义和测量方法
一般ＳＯＣ的定义是为了准确计算电池的容量，即预测电池的剩余能量。

蓄电池
的荷电状态是不能直接得到的，只能通过对电池外特性——电池电压、电池电流、电池内阻、电池温度等参数的检测来推断ＳＯＣ的大小。

以上这些参数与ＳＯＣ的关系随电池老化的过程而改变，这中间含有很多不确定因素，而且电动汽车的动力电池的工作状态及环境随电动车的行驶而随机改变。

１）、点火开关启动过程ＳＯＣ（停车至少一小时后）：
当电动汽车的动力电池控制模块（ＢＰｃＭ）收到点火开关的唤醒信号时，控制模块ＢＰＣＭ开始读取停机前所储存的信息并检查所有蓄电池模块的状态，完成自检并诊断是否发现故障。

ＢＰＣＭ控制模块在开机时将获得以下储存信息：
（１）
蓄电池组状态信息：循环次数Ｎ。

吣本次循环的累积容量ＣＩＩ和容量ｃＮ，初始值ＳＯＣｏ；（２）蓄电池组寿命信息：ＳＯＨ：
（３）蓄电池组特性参数的初始值：ＤｃＶｏ，ＯＣＶｍ，电池平均内阻Ｒｉｎｔ，理论循环次数Ｎ。

系统开始测量蓄电池组的开路电压，利用以下公式运算系统的初始状态：ＳＯＣ：＝．．．．—．．．————．———．。

．．．．．——ｏＯＣＶ．．“－ＯＣＶｍＯＣ‰一ＯＣ‰
其中，ｏＣＶ二和ｏｃｖ．。

分别代表蓄电池的最大开路电压和最小开路电压，是给定的初始值，ＯＣｌ‰。

，是目前实际测量值，运算结果对系统记忆中的ＳＯＣ的初始值进行更新。

如果停机时间小于－ｄ，时，不执行以上操作，ＳＯＣ的初始值不变。

２）、蓄电池寿命
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２．１、循环次数的统计方式（放电过程）：
当设定充电时电流为正，放电时电流为负，系统对蓄电池组的放电容量Ｃｏ（Ａｈ）利用以下公式进行累加：
ｃ。

＝∑ｃ。

＝一ｘｆ，ｉ，一ｄｔ
当累加值等于本次循环的放电容量Ｃ。

时，计为一次循环，循环次数Ｎａｃｔｕａ－递增…次。

此后，容量值更新为初始值，Ｃｄ＝０，进行重新累加。

２．２、蓄电池寿命ＳＯＨｔ
如果按照以下公式计算蓄电池的寿命（ＳＯＨ），对实际循环次数要进行修正。

ｓｏＨ：１一坠％
Ｎ。

其中，Ｎ。

，为实际循环次数；Ｎ。

为理论循环次数。

因为蓄电池充放电过程中会出现三种影响因素：
ａ、蓄电池浅充浅放对容量衰减的影响小于深度放电。

ｂ、对蓄电池高倍率充放电时间超过ｔ（待定）会使容量衰减严重。

ｃ、蓄电池充放电的温度会对容量造成影响：温度超过一２０。

３０。

Ｃ的温度范围，容量衰减较大。

因此，实际循环次数需要乘以一个系数０ｃ，电池寿命公式就变为：
ｓ…－一等％
随着循环次数的增加，。

ｃ的值从初始值小于１，逐渐趋向等于１。

循环次数从０开始记数每增加一次循环，０ｃ的值更新一次。

３）、车辆运行过程ＳＯＣ计算。

蓄电池的充电状态ＳＯＣ，是指电池实际容量占额定容量的百分数。

当设定充电时电流为正，放电时电流为负，系统利用下式计算蓄电池组的充电状态ＳＯＣ：
Ｔ２ｎ
ｓｏｃ：ＳＯＣｏ＋７１ｆ（ｊⅫ一ｆｌｏｓｓ）ａｔ；ｋ＝字
ｏＮ’”’ｂａｔｔ
其中，ＳＯＣｏ为开机时的初始状态；ＣＮ为本次循环的容量：Ｉｂａｎ为系统测量的电流值；Ｖｂａ。

为系统测量的电压值：Ｉｈ。

为寄生电流；Ｒｉ。

ｔ为电池内阻；ｔ为放电时间。

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电动汽车电池荷电状态的测定方法和验证
作者：吴晓梅， 刘永文， 闫荣金， 奚骏， 吴益华
作者单位：吴晓梅,闫荣金,奚骏,吴益华(上海交通大学化学化工学院(上海))， 刘永文(上海交通大学机械与动力学院(上海))本文链接：/Conference_5708760.aspx。