新能源汽车电池系统SOC范围选择

1、新能源汽车电池系统SOC范围选择螈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。肇荷电状态 SOC ( State of Charge )，在电池手册 Handbook of Batteries, 3 rd Edition中的定义为：膃SOC=Q1/QO =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.肂动力电池系统的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。袈注：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

2、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。蒈实际的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。袅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。袁1)安全性羈安全性是系统设计首先考虑的因素薅混合动力的电池系统通常SOC区间一般会在中间部分，大多会在30%-8 0%，这样出现过充和过放问题的可能性较小。莂注：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

3、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，容以后细蚀2 )整车&电池性能肇电池系统的峰值充放电功率的需求选择 SOC的使用范围（此处暂且不考 虑冷启动的需求影响和传递效率问题）羆电机及电机控制器等负载的峰值放电功率要求Pdis_max > Pl_peak，保证在其SOC使用范围内电池组的峰值放电功率应大于负载的最大功率 需求。肄能量回馈过程的峰值充电功率要求 Pcha_max> Pr_peak ,为了 尽可能多的接受回收的能量，应满足所设定的峰值充电功率要求蚂峰值充放电功率所对应的持

4、续时间膈电池系统在其SOC范围内必须满足负载的峰值功率要求。莆对某电池系统建立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薂SOC控制区间的选择还要根据整车工况能量需求确定蒁Step 1梳理整车需求，爬坡、加速等芈Step 2计算最低可用能量螇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芄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 的最低可用能量膀Step 5依据动力系统的电压平台=>选择适当的总能量与SOC 使用范围芈注：这个电压平台的事情，是综合考虑的，我曾问一位美国的工

5、 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。膈SOC使用范围的选择应考虑系统效率的最优区间蚂电池系统，能量分别分配到电池系统内部阻抗和外界负载上，输 出效率取决于电池系统内阻。芃电池在混合动力模式下用于功率调峰，应当经常工作在内阻较低 的SOC范围内。莇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。莅效率是考核电池系统的重要指标，对整车来说系统能量效率越高越好。莄根据整车

6、的应用工况，测试不同 SOC范围内的能量效率，确定最大的 能量效率下的SOC应用范围。羂通常充电和放电电压最平稳的阶段就是能量效率最好的区间= 充电或者放电电压不会有较大的变化能量效率最稳定，且较高。蒇计算方法为：电压平台区，电压对时间求导得到倒数绝对值较小 的区域螆不同的SOC区间，电池系统内各电池单体的一致性不同=尽量选择一致性较高区域，来保证较高的系统输出效率膆SOC较高和较低的区域的电池参数的偏差较高螁中间区域的一致性偏差较低薇针对四个电池模组进行电压极差检测，电池在 40%80%的区域极差较 小，电池一致性较高。腿注：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

7、反映出来的就是油耗水平。薄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。薀系统SOC区间越大，寿命越小，其循环寿命基本符合指数增长。蚇但是如果单方面为了增长系统寿命而加大电池系统的能量，来减小SOC 使用区间，对于系统成本和系统布置都会产生不利影响.薈考虑电池系统的成本接受程度=成本变化对整车成本是个非常 敏感的因素。芆相同的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。薃此处考察点就是对SOC均值的影响，在同样的 SOC=20情况下，针 对不同的S

8、OC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。螇4）其他考虑因素蚄 SOC使用区间的选择中还需要考虑螃容量方面的需莁电池系统老化袇BMS检测误差的影响等因素肅总而言之，SOC使用区间的选择应该综合权衡以上各个影响因素， 并且以上因 素可能相互制约，只有在这些因素中找到平衡点，才可以获得的 SOC使用区间 的最佳方案。仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur f u r den pers?nlichen f u r Studien, Forschung, zu kommerziellen Zwecken verwendet werden.Pour l ' e tude et la recherche uniquementa des fins personne