基于共享汽车电池soc状态的电池续航

曹秀娟

摘 要：现阶段，电动汽车的使用逐渐走进人们的生活当中。我国在各大城市推行的共享单车深受广大车友喜爱，“共享经济”的概念迅速普及，共享汽车也随之悄然进入了人们的视野。共享汽车力求推行新能源汽车，通过构建充换电体系、储电、电池再利用等新能源汽车配套设施，来支持服务新能源汽车产业，但依旧存在一些尚未解决的问题，比如电池容量小。本文提出电动车使用电池就是基于纯电动汽车电池容量较小的前提下推出的电池续航。

关键词：共享汽车;荷电状态（SOC）电池续航

1 背景

共享汽车”这个概念近几年火遍了整个共享经济圈，共享汽车大多数以新能源汽车为主。新能源车的基础公共设施还处于逐步完善的阶段，新能源汽车的技术也在不断的更新迭代，驾驶者对于行驶舒适感、驾驶时长及操作感有一定的要求。因此，提高共享汽车的使用时长即电池的使用时长对提升共享单车的竞争优势有很大优势。

电动汽车中应用最广泛的电源就是铅酸蓄电池，但随着电动汽车技术的发展，铅酸蓄电池由于比能量较低，充电速度较慢，寿命较短，逐渐被其他蓄电池所取代。现今，电动汽车的发展如火如荼，新能源汽车的出现代替传统燃油汽车不仅给环境生态改善带来影响，也对人们的日常生活旅游外出带来诸多便利。但是现阶段容量较小电池的纯电动汽车，有很多用户反映使用体验很糟糕，这就要涉及两个与之相关的议题：电池能量管理（BMS）和荷电状态（SOC）的精度。其中SOC是用来描述电池使用过程中可充入和放出容量的重要参数[1]。

2 共享汽车发展现状及存在问题

共享经济已深入到百姓的日常生活中，特別是能够为消费者出行提供较大便利的共享单车、共享汽车等行业，更是成为资本的“兵家必争之地”。共享汽车，是共享经济中的一种产物，指许多人合用一辆车，即开车人对车辆只有使用权，而没有所有权，有点类似于在租车行里短时间包车。它手续简便，打个电话或通过网上就可以预约订车。汽车共享般是通过某个公司来协调车辆，并负责车辆的保险和停放等问题。这种方式不仅可以省钱。而且有助于缓解交通堵塞，以及公路的磨损，减少空气污染，降低对能量的依赖，发展前景极为广阔。

当前，智能技术臻于完善，以首汽GoFun出行、EVCARD、神州分时租赁、途歌等为代表的共享汽车成为业界眼中的下一个独角兽行业。谭奕在接受国际商报记者采访时表示“共享汽车所涉及的上、下游产业链和需要整合的资源决定了这是一个重资源的行业，车辆、充电桩、停车场地等缺一不可。同时，它也是重资产、重运营、重管理的行业。”

加速行业内信息对流，鼓励技术创新，提升充电桩智能化管理，从源头上解决新能源汽车充电难问题;在保障新能源车顺利推广的同时，促进新能源共享汽车得到更好发展。作为共享汽车发展的一大限制，电池使用寿命的延迟也成为一个主要的内容。

3  SOC估算

SOC即蓄电池荷电状态，其定义基本可从两方面进行。其中BMS的主要任务是检测电池工作情况、估算电池SOC、电池健康状况（State of Health，简称SOH），完成热管理、 充放电控制、CAN（Controller Area Network）通信、 均衡检测、故障诊断和液晶显示等功能，使电动汽车的控制单元能够及时有效地利用所传递的SOC等信息，对动力电池的过充或过放有防止作用。电池组的均衡技术，快速充电技术和电池SOC估算是电池管理系统的三项关键性技术。

电池荷电状态（State of Charge，简称SOC），指电池中剩余电荷的可用状态。SOC定义有多种多样。目前在国际上比较统的是从容量的角度给予定义，即荷电状态SOC表示电池的剩余容，其在数值上等于电池剩余容星与额定容显的比值。

：电池剩余电量

：电池以标称电流恒流放电电量

另一种定义从能量角度出发定义SOC，如韩国起亚定义SOC为：

通过对电池soc的估算进而对汽车现有的状态进行实时地监控并向驾驶者提供最新荷电状态情况。

4 电池续航的基本措施

基于对上方电量的估算，进而发现共享汽车之中存在的容量问题并进行改善。在提出改善方案之前要做提前准备方案。即选用合适的SOC估算方法。SOC估算方法可归结为电量累积法、电阻测量法和电压测量法3种基本类型。具体包括电量累积法、开路电压法、  阻抗法、卡尔曼滤波法、神经网络法等。

（1）电量累积法

通过累积电池在充电或放电时的电量来估计电池的SOC，酒并根据电池的温度、放电率对SOC进行补偿。

（2）开路电压法

通过实验方法描述在不同放电电流情况下的电池的端电压与电池的剩余能量的关系曲线，并存储特征关系曲线。实时采样电池放电时的端电压，查表求出电池的剩余能量，同时考虑电池的使用寿命以及内阻对电池SOC的影响，对求得的电池剩余能量进行校正。优点：简单易行。

（3）阻抗法

荷 电状态（soc）影响电池的交流阻抗，因此有学者提出可以用阻抗值来估 计SOC。用不同频率的交流电激励电池，测量电池内部交流电阻，并通过建立的计算模型得到SOC估计值。

（4）卡尔曼滤波法

它利用系统和测量动态的知识、假设的系统噪声和测量误差的统计特性，以及初始条件信息，对测量值进行处理，求得系统状态的最小误差估计。电动汽车用电池组，可看作是由输入和输出组成的动态系统。

（5）神经网络法

理论上，只要有适合的训练数据和训练方法，神经网络可以得到任何输入和输出之间的关系。该方法必须获得锂电池的性能参数，以上提到的其他方法也可以用于给神经网络提供数据。

优点：神经网络法在建好网络模型的前提下，依靠大量的样本进行数据训练可以得到较好的精度。

一般情况下电动汽车加速是比燃油车快的，因此很多人开电动汽车都喜欢“撒野”。但是如果想让自己的车子使用得更久的话，尽量不要经常急加速。因为如果猛踩电动汽车油门，会形成瞬间大电流放电，大电流放电容易导致产生硫酸铅结晶，从而损害电池极板的物理性能。使用新能源汽车时，如果不是迫不得已，最好不要用快到没电时再充电，因为电池在低电量时汽车会有明显的动力下降，再勉强行驶，会大幅度降低电池寿命。如果新能源车汽车很长一段时间不会使用的话，一定不要让电池处于亏电（电池用完后没有充电），这种状态下电池很容易出现硫酸盐化，硫酸铅结晶物附着在极板上，堵塞电离子通道，造成充电不足，电池容量下降。电池亏电状态下放的越久，其损害程度就越严重。

因此，为了保持電池的健康状态，在电池闲置存放是也要保证每个月充电一次。开空调续航里程下降21%。剧烈驾驶可导致续航里程下降5.5%。如果没有制动能量回收，续航里程下降14%。电动汽车不保养可能导致续航里程衰减。

参考文献

[1]时玮，姜久春，李索宇，贾容达.磷酸铁锂电池 SOC 估算方法研究[J].电子测量与仪器学报，2010，24（8）：769-774.

[2]林成涛，王军平，陈全世.电动汽车SOC估计方法原理与应用.电池，2004，34（5）：376-378.

[3]胡丽平.基于支持向量机的动力锂离子电池 SOC 估算算法研究[D].湖北工业大学，2014.

[4]赵淑红，吴锋，王子冬.磷酸铁锂动力电池工况循环性能研究[J].电子元件与材料，2009，28（11）：43-47.

[5] Yuan Z，Hu X，Ma H，et al.Combined State of Charge and State of Health estimation over lithium-ion battery cell cycle lifespan for electric vehicles[J].Journal of Power Sources，2015，273：793-803.

[6]Lu L，Han X，Li J，et al.A review on the key issues for lithium-ion battery management in electric vehicles[J].Journal of Power Sources，2013，226（3）：272-288.

[7]封进.BP 神经网络预估锂离子电池 SOC 训练数据选择[J].电源技术，2016，40（2）：283-286.

学号：3160409034