一种纯电动汽车蓄电池SOC估算的实现方案＊
周 全
【摘 要】纯电动汽车的发展如火如荼，关于其蓄电池荷电状态（SOC）的研究一直未间断。采用国际流行的虚拟仪器分析软件LabVIEW进行数据采集分析，根据纯电动汽车运行的电压、电流等有效数据，利用两种传统的SOC估算方法相结合，进行数据分析，得到其有效的SOC数据，并可为后续的续驶里程等估算提供数据支持，方案切实可行，具有一定的研究意义。 【期刊名称】淮海工学院学报（自然科学版） 【年(卷),期】2014(000)001 【总页数】4
【关键词】纯电动汽车；虚拟仪器；SOC
0 引言
纯电动汽车的SOC状态是汽车驾驶员较为关心的一个问题，因为很多驾驶员在行驶途中需要掌握汽车的剩余电量，否则会担心汽车电量是否够用等问题，如果能较为准确地提供汽车的SOC值，则驾驶员会根据电量情况调整驾驶路线，避免不必要的担心。
1 蓄电池数据获取
汽车运行时的数据是通过CAN总线获取的，数据上传至上位机，并利用上位机的LabVIEW底层驱动程序采集数据。由于接收到的数据包含汽车行驶速度、蓄电池电压、电流等综合信息，需要对数据进行打包，把ID标识和数据值组合成一个数据帧，通过串口发送给上位机。因此LabVIEW需要编程对收到的数据包进行拆分处理，取出对应的ID和数据值，将数据进行分析得到其测试效果
数据或者曲线。数据接收利用LabVIEW的VISA读写功能，这里不作介绍，数据拆包程序如图1所示［1］。
2 SOC估算方法
关于剩余电量或SOC估算的方法有很多，较为常用的有以下几种［2－3］。 2.1 电荷累积法
电荷累积法（coulomb counting method），也称为电流积分法或安时法，它是测量SOC的基本方法，其计算公式为
式中，SOC0为初始的荷电状态，i（t）为t时刻的工作电流（充电时为正，放电时为负），C0为电池的额定容量（A·h）。
通过测量从0到t时刻电池组流经的电流i（t），可以计算该时间内电流的积分，除以电池的额定容量C0，与电池组的初态相加，即可得到蓄电池当前的SOC值。
该方法理论上可以精确计算出SOC值，但是在实际中，由于温度、电流等影响，电池的充、放电效率不恒定，通过该方法计算的结果存在累计误差，若不及时修正，误差会越来越大。 2.2 开路电压法
开路电压法（open－ciruit voltage method），就是在电池不工作时，通过测量动力电池的开路电压（OCV）来估计电池的SOC。SOC与OCV存在着单调递增的关系。
图2为某厂家生产的100Ah的磷酸铁锂电池在25℃环境下的SOC—OCV曲线。
由图2可看出蓄电池的开路电压和SOC值基本上是一一对应关系，即对应于
任意一个SOC值，存在唯一一个电动势与之相对应。则可以根据测量的电压，结合SOC—OCV关系反求出SOC的值。 2.3 卡尔曼滤波法
卡尔曼滤波法利用系统和测量动态的知识，假设系统噪声和测量误差的统计特性以及初始条件，对测量值进行处理，求得最小的误差估计。在电池等效模型的基础上建立状态方程，根据电池的放电试验数据，用卡尔曼滤波法估计其开路电压，实现对SOC的估计。
除此之外还有内阻法、神经网路法等［4］。
3 SOC估算的实现
本设计选择将电荷累积法和开路电压法相结合，即行车中采用电荷累积法进行实时估算SOC值，下次行车前采用开路电压法重新估算SOC，该方法可以消除电荷累积法存在的累计误差问题。表1为某磷酸铁锂电池的SOC—OCV对应关系。
需要注意的是，该对应表为该电池出厂时的参数，使用次数较多后应进行参数校正。
在行车中首先需要将输入的电流数据转变为实际电流大小，转变系数可根据实际检测情况调整，这里不再介绍。SOC估算程序流程图如图3所示。
汽车运行时数据通过CAN总线获取，上传至上位机，利用上位机的LabVIEW底层驱动程序采集数据，将数据进行分析得到其SOC运行数据或曲线，在此仅对SOC估算程序作介绍。SOC估算程序如图4所示。
在程序中，首先利用开路电压法获取纯电动汽车停车时的电压数据，估算出开车前的SOC状态，行车中再利用安时法计算SOC的实时变化情况，并且通过
一种纯电动汽车蓄电池SOC估算的实现方案
