怎样提高动力电池SOC估算值和利用率

通过前面的分析可知，影响SOC估算的主要原因是电池组的一致性问题，如果通过技术手段把一致性问题解决了，SOC的估算值和实际可用的SOC就会上升，这在应用和管理上具有重要现实意义，特别是对于高价值设备。

理论上，电池组的放电容量决定SOC估算值，一致性问题存在恰恰影响的是实际放电容量。通过前面的示意图可知，一致性问题导致衰减电池组的平均容量高于最低容量，一致性的问题就越严重，这个差异就越大，因此，提高电池组SOC估算值就要从提高电池组的平均容量利用率着手。

而要提高平均容量利用率，就必须让所有高于最低容量的电池提高放电容量，用于弥补最低容量电池放电能力的不足，这就是具有高效放电均衡功能的电池均衡技术[1]。电池放电均衡技术的核心是所有高于最低容量的电池主动提高放电电流，提高的放电电流通过高速、高效转换为最低容量电池提供放电电流补充，从而主动减小最低容量电池的实际放电电流。

通过放电倍率的最优化自动调整和匹配，延长最低容量电池的实际放电时间，从而到达延长整个电池组实际放电时间的目的。实际放电时间延长了，那么实际放电容量自然就延长了，即电池组的实际利用容量增加了。

如图2中的实际利用容量线(加粗虚线所示)，它高于最低容量线，但略低于平均容量线，这是由于存在均衡效率和均衡损耗的实际问题，容量会有少量的损耗，但这种损耗是值得的，特别是对于大容量储能、动力电池组。

图213串衰减锂电池组实际利用容量分布示意图

我们知道，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。目前，电池均衡技术一直是一个亟待攻克的技术难题，除技术上的研发难度之外，成本过高一直制约其发展和普及，均衡问题又严重影响电池组的快速充电和SOC估算，可以说，均衡技术才是BMS的最核心关键技术。

电池均衡技术包括被动均衡技术和主动均衡技术，被动均衡技术通过电子开关控制电阻放电来预防低容量电池过充电，除了均衡电流过小之外，其最大的弊端是无法解决电池过放电的问题，更无法改善和提高电池组的SOC值和容量利用率。

主动均衡技术包括很多种设计，并以能量转移式设计最为典型，其中的主动充电均衡设计，虽然成本也比较高，但设计相对容易，充电均衡速度和效率远高于被动均衡，同样存在无法解决电池过放电的问题和无法提高电池组容量利用率的固有缺陷。

从电池组的应用需求来看，在充电均衡技术容易实现的情况下，我们最迫切需要解决的是放电均衡技术，从现有技术来看，研发最为困难的是同时具有放电均衡和静态均衡功能的转移式电池均衡技术。理论和实践证明，只有这种电池均衡技术才能解决电池组SOC估算准确和容量利用率难题。

提高SOC估算准确性不仅仅是要提高估算精度，其真正的意义是为用户提供真正可靠、具有真正参考价值的SOC信息，特别是电动汽车BMS系统的SOC估算，直接影响驾驶人的出行计划、出行体验及沿途充电安排。