新能源汽车电池系统SOC范围选择

发表于 2014/11/11 19:50:15 阅读（2100）

某兄台的文章颇受好评，特此快马加鞭编辑这篇文章来谈谈新能源汽车电池系统的SOC范围选择。

荷电状态 SOC（State of Charge）,在《电池手册Handbook of Batteries, 3rd Edition》中的定义为：

SOC=Q1/Q0 =电池可用容量/电池额定容量，电池可用容量和额定容量的百分比．

动力电池系统的SOC需要实现实时在线估算,因此电池的剩余容量多利用车载状态较容易测量的电流、时间、电压和内阻等参数输入预设的模型和算法中进行估算得到。

注：目前的SOC定义是针对电池单体,对于电池系统目前还没有较统一的定义，实际使用过程中，较简单的办法是将电池组等效为电池单体。为确保电池的安全性，常选用电池组中最差电池单体的SOC来表征电池组的SOC。

实际的BMS里面，一般对电池的实际容量，可用容量都要进行估算，特别是随着寿命进行变化的过程，Trick是一个BMS会有循环次数和过往数据进行辅助处理。

电池系统设计过程中,SOC使用范围的选择对电池系统的以下几方面有重大影响。

1）安全性

注：现在的混合动力，往插电式的演进快速前进，电池大一些带来的成本问题，由于补贴、拍照和油耗积分等因素一下子局面反转了；因此当电动续航里程的强制要求下，上下限的SOC范围往往进一步被拉宽，带来的安全风险，容以后细表。

2）整车&电池性能

对某电池系统建立SOC与其充放电10秒峰值功率的关系图，据充放电功率的要求，只有SOC在20%~50%才能满足系统所需的功率要求

Step 1 梳理整车需求，爬坡、加速等
Step 2 计算最低可用能量
Step 3 筛选待选方案，选择不同规格的电池系统进行模拟仿真
Step 4 分析针对不同电源系统产生的油耗情况=>决定电池系统的最低可用能量
Step 5 依据动力系统的电压平台=>选择适当的总能量与SOC使用范围
注：这个电压平台的事情，是综合考虑的，我曾问一位美国的工程师，丰田用DC-DC提升电压，为啥我们不用？他言及是部分人的想法，不想那个IGBT热应力导致很多车召回。真要做决策做系统分析，最重要的还是拿出更多的评测数据，然后进行分类和整理。

图为某款三元锂离子电池应用HPPC测试方法测得电池不同SOC下的功率分布，在SOC中间区域内阻较小，此区域内对外输出效率较高。

注：这块内容，用广义的来看，就是燃油经济性的系统性分析，电能损耗直接反映出来的就是油耗水平。

3) 电池系统寿命
对于电池系统而言，不同的SOC的使用区间对应不同的系统寿命。

相同的SOC使用区间，但是起始点不同的话，即同样的DOD（depth of discharge 电池放电深度）范围，相同SOC使用区间情况下的其系统寿命也存在差异。
此处考察点就是对SOC均值的影响，在同样的△SOC=20情况下，针对不同的SOC均值（35%，45%，55%）的吞吐量与SOC的关系可以发现，均值越小，其寿命越长。