SOC计算---基于SIMULINK的安时积分法_基于容量修正的安时积分法研究

SOC的定义

SOC-电池荷电状态，也叫剩余电量，代表的是电池使用一段时间或长期搁置不用后的剩余可放电电量与其完全充电状态的电量的比值，常用百分数表示。其一般用一个字节也就是两位的十六进制表示（取值范围为0-100），当SOC=0时表示电池放电完全，当SOC=100%时表示电池完全充满。

SOC估算的难点

1. 电池开路电压(OCV)特性。电池开路电压指的是电池在静置状态下，正负电极之间的电位差。不同的电池其开路电压特性都不一样，甚至同一款电芯与电芯进行串并联构成电池包，二者的开路电压也不相同。
2. 受充放电倍率影响。电池在充放电情况下，我们测量得到的是电池的端电压。充放电倍率的变化会影响电池内部的电阻，电阻的变化会影响电池端电压的变化，这种情况下会打乱端电压-开路电压-SOC之间的对应关系。
3. 温度状态。电池充放电的实质是内部的锂离子在正负极上的脱出与嵌入。温度会影响电池内部的化学反应，直接影响电池的容量进而影响SOC的计算。其中特别是低温对电池容量的影响极大，进而对电池的实时SOC估算造成困难（不止是容量，温度对内阻等参数的影响都有很大的影响）。
4. 电池容量衰减。电池在使用的过程中寿命将逐渐衰减，衰减机理主要在于正负极材料晶体的塌陷和电极的钝化导致了有效锂离子的损失。不仅是随着使用的增加电池的寿命会衰减，对电池的滥用也会造成电池的寿命损伤（过充、过放等），从而对电池的SOC估算造成影响，电池的容量衰减也是SOX算法的难点（事实上，SOX算法哪个不难，纯属个人吐槽）。

安时积分法

工程应用中最普遍的一种计算电池SOC的算法。安时积分法是在初始时刻 SOC0的基础上通过电流估算电池充放的电量来估算电池的 SOC。

通过计算一定时间内充放电电流和对应时间的积分，从而计算变化电量的百分比，最终求出初始 SOC 和变化的 SOC 之间的差，即剩余电量。安时积分的优点很明显，计算简单，计算量少。缺点也很明显：1.由于电流霍尔精度问题会造成累计误差；2.受初始SOC的影响很大。
利用simulink对安时积分法进行建模，如下图所示。

然后使用一段对工况对搭建的模型进行验证，使用的是数据为一段电池的充放电工况充放电工况如下图。

首先将初始SOC设定为0.7，可以看到使用模型的仿真结果与实际工况计算得到的SOC走势一致，但是安时积分法没有误差修正的能力，所以一直保持一定的误差。

然后将初始值设置为正确值0.836，得到的SOC估算结果与BMS显示SOC结果一致。

写在最后，工业上一般使用安时积分法加校正策略来进行SOC估算，可以一定程度上减小误差。随着技术的发展，工业逐渐采用卡尔曼滤波器来进行实时SOC估算，后期我会单独整理出来一篇文章。