电池量怎么显示，电量显示好还是不显示好?

当我们谈论极化时，我们谈论术语“虚拟电”。即电池看似充满电，但实际上在使用过程中，有些电不耐用，空了。这种情况尤其容易出现在早期快充之后，给人一种快充耗尽电量、快充损坏电池的印象。

另一方面，有时电池可能看起来已经耗尽，但如果您不关闭手机，并且将其放置足够长的时间，则可以继续使用它一段时间。电源是开着的，但是如果我离开一段时间，它有可能会再次打开。另外，当您小时候的遥控车停止工作时，您可以通过取出电池并将其插入遥控器来长时间使用。你能清楚地计算出电池有多少电量吗？

由于电池极化的存在，快充当然需要照顾好，但我们也推出了很多快充方法来消除极化的影响。那么谁应该分享剩下的底池呢？电池管理芯片电量估算模块连接牢固。谁叫他要靠“心情”呢？

这是正确的。事实上，无论是汽车还是手机，显示的电池容量都是隐藏的，无论是100%还是50%。毕竟，电池不会自动告诉您还剩多少电量。剩余电池电量也显示在各种指示器中。

SOC、SOE 和剩余功率不是同一回事。电池是储存电能的装置，其容量一般用Ah安培小时或mAh毫安小时表示。电流和时间的乘积就是电，单位为C库仑，1(Ah)=1(A)*3600(s)=3600(C))。不过，当我说这块电池还有10Ah的电量时，很多人会感到困惑，所以我通常不会用剩余电量来表示电池还剩多少电量。

因此，将剩余电量转换为百分比（SOC，充电状态）。

不是这个SOC

对于电池来说，SOC定义为电池剩余电量与电池最大容量的比率。你说不知道，但如果你说电池还有60%，你就明白了。因此，SOC得到了广泛的应用。

SOC最常用于标识电池电量，但无论你使用手机还是驾驶电动汽车，实际消耗的是能量，而不是W=UQ 。正如我们在初中学到的，电压和电荷的乘积就是能量。电池放出相同的电量，但不同的放电电压实际上释放出不同的能量。这是由于电池内阻、放电电流损耗以及放电电流的影响造成的。施加到内阻上的电压也很大，电压越低，外部放电时释放的能量越少。因此，SOE能量状态（电池的剩余能量）是最实用的，但也是最难计算的，特别是对于电动汽车来说，因为未来的运行条件未知，放电电流和电压未知。未知。

SOC如何“隐藏”电池中有多少电量无法直接测量，只能通过测量电压和电流并计算（估算）来获得。因此，SOC的100%和0%也是人为定义的。就像用万用表测量5/7号电池的电压来判断电池是否充电一样，车企也定义了电池的充电终止电压和放电终止电压。注意，在小电流时，它是小电流。充电至充电终止电压即电池已充满，SOC=100%，小电流放电至放电终止电压即电池已充满，SOC=100%=0%。

这两个电压是综合考虑电池的安全性、寿命、容量以及电器的工作电压和电流范围而确定的。这并不意味着SOC=100%时电池不能充电，也不意味着SOC=0%时电池根本没电。就像我小时候一样，你可以将四轮驱动器上未使用的电池放入遥控器中并继续使用它。

既然满功率和空功率都分清了，那么中间怎么划分呢？有两种基本方法：电荷存储法和开路电压法。

电荷存储法（安时法）

假设您知道电池的总容量，并且想要计算使用中的电流并对其进行积分。

使用期间（包括充电和放电）的总电量是初始容量减去已使用容量得到的值。

电荷存储方法存在三个问题：

1. 对初始值的依赖。电荷存储方法需要知道初始值，例如电池的最大容量。但电池的最大容量是多少呢？看看我们日常使用的手机电池。接下来，手机电池容量显示两个值：正常值和最小值。就像CPU之间存在物理差异一样，更强的CPU更适合超频，而较弱的CPU在超频后很快就会被丢弃。电池之间也存在个体差异。比如设计容量是3000mAh，好的的是3100mAh，次品的只有2900mAh。因此，制造商标注了最小值和平均值（典型值）。如果没有算法或传感器来独立评估和优化特定电池，并且在SOC 的分母中使用标准值或最小值，则数据将会有偏差，并且计算出的数字在某些情况下会大于100%。案例。

2. 累积误差不可忽视。误差来源有很多，包括有限的传感器精度、低采样频率和信号干扰，这些都会导致电流传感器测量结果出现一定的失真。此外，虽然集成是一种理想情况，但实际上，电流传感器不能忽略随着时间的推移而积累的误差。

消除此错误的一种方法是将电池完全充电或完全放电，但这在实际使用电动汽车时并不实用。最大容量必须单独测量，完全放电可能会损坏电池和车辆。

3. 不支持电池自放电。随着时间的积累，自放电电流较小，当发动机停止时，电流传感器无法准确测量，无法监控，这也是一个不可避免的问题。

开路电压法

电池电量越大，电动势越大，认为电功率与电动势之间存在单调关系，SOC与电池电动势之间存在一一对应关系。虽然电池的电动势无法测量，但一般认为电池外电路开路，电流为零时测得的开路电压就是电池的电动势，因此电池的SOC可以像这样问： SOC-EMF（电池电动势）曲线。该曲线可以通过实验测试得到。

与使用万用表测量电池电压并判断电池电量状态相同。

开路电压法也存在很多问题。

该曲线是在实验室测量的样本曲线，与实际安装在车辆上的电池的特性并不完美匹配，因此可能会出现误差。

2.随着环境温度的变化和循环的经过，电池的特性会发生变化，如果不考虑这一点，当电池处于不同温度或退化程度时，SOC-EMF曲线也会发生变化。这会导致错误的计算。

3、无法进行动态监控。开路电压法根本不能用于动态SOC监测，因为零工作电流意味着车辆完全停止。而且，即使车辆没有行驶或充电时，车内的屏幕、通讯、BMS等单元都在工作，因此通过这个电流测得的外部电压阈值也只能足够小。可近似用于SOC -EMF 曲线。

此外，您不仅需要考虑当前阈值，还需要考虑时间阈值。由于电压有反弹效应，且车辆电路中电容元件较多，停车后工作电压恢复到开路电压需要一定的时间。短时间停车（例如在红绿灯处）不足以完成SOC 计算方法。应用场景比较有限。

4、锂电池的SOC-EMF曲线具有较宽的平台区域。这是锂电池相对于铅酸电池的一个优势，意味着在大多数放电间隔内电压可以维持在较高水平。但这也意味着，在常用的10-90% SOC范围内，开路电压测量的几十、几十甚至毫伏的差异可能会导致SOC发生较大变化，并且还引入其他误差，还可能放大影响。的结果。因此，对开路电压测量的可靠性提出了非常高的要求。

5、电压有磁滞效应。也就是说，在相同的电源条件下，充电和放电时，开路电压会有所不同。在需要频繁充电和放电（能量再生）的应用中，例如电动汽车，迟滞可能会引入误差。不要被忽视。

尽管这两种方法各有缺点，但事实证明它们是互补的。电池工作时采用电荷存储方式，电池停止时采用开路电压。其应用广泛是因为它用于消除电荷累积法的累积误差，同时也彻底解决了电池长期闲置时初始SOC值的问题。但BMS无法克服开路电压法本身的缺点，如老化、环境温度问题、电压迟滞问题等。

此外，一旦误差消除，SOC就会跳跃。例如，修正前为65%，修正后变为62%。这就是许多早期电动汽车车主关闭并重新启动汽车的原因之一。当您实际移动车辆时，您会看到电量显示发生变化。这也影响了用户对电池寿命显示的信心。

虽然仍然存在缺陷，但这两种方法仍然是目前最好的解决方案，至少在硬件方面。其他方法如内阻法和负载电压法更不适合电动汽车应用。汽车公司和研究人员也在研究如何通过优化算法（例如神经网络、卡尔曼滤波器、模糊算法）来提高SOC 估计的准确性，并建立更准确的电池（动态响应、老化等）模型。

最重要的是，电池放电电流越高，释放的容量就越少。如图所示，在1C放电时，获得接近8Ah的放电容量，但在18C放电时，放电容量仅为6.5Ah。就像倒酸奶一样，如果倒得太快，杯壁上就会留下很多污垢，但如果倒得很慢，倒出来的就会更干净。

SOC不准确有什么影响？“蒙”精度对电池的实际使用有很大影响。举个最简单的例子，当手机使用时间长了，电池电量变差时，往往会显示还剩10%电量，但打开APP时，手机突然没电了，就可能会出现这种情况。这是因为手机SOC 估算程序未正确编程，并且使用旧公式计算的SOC 不准确。将其放置在汽车中会导致里程估计不准确，这更是一个问题。 看上去续航里程还有30公里，但是突然就断了。

另外，电池过度充电或过度放电会导致电池性能和寿命下降，因此许多制造商只允许使用例如100kWh的电池，以防止电池过度放电。 90千瓦时。但我们怎么知道剩余的10kWh当前已被使用呢？我们仍然需要依赖BMS。如果继续错误驾驶车辆，电池可能会损坏。

这是浑浊度过多时出现的问题，反之，浑浊度过少时也会出现问题。例如，车辆的实际SOC 为98%，但BMS 估计为93%。同时，由于BMS错误地确定了电池的SOC，车辆面临SOC过高的问题。电池能量回收和过度充电也是如此。这将对电池产生负面影响。

我们还解释说，充电时，充电电流和充电电压需要根据电池当前的SOC实时调整，除非SOC准确，否则无法控制。 SOC 清楚地显示了电池可以执行多少电量。

“雾”的准确性并不一定意味着所显示的SOC 的准确性。然而，驱动程序显示的值不一定准确。根据上面提到的SOC计算进行校准，或者对于大功率放电后电压反弹等问题，第一时刻计算出的SOC值为69%，下一时刻的值为71%。如果准确，驾驶员不会认为这是算法错误，但对车辆功率估计的不信任会导致对车辆耐用性的不信任，从而引发焦虑。这是不惜一切代价要避免的事情。

因此，在SOC估算和仪器读数之间需要一层处理。这个怎么处理取决于车企自己的标定。特别需要注意的是，输出电压随着SOC的降低而降低，因此当电池容量减半时，前一半可以输出更多的能量，本质上更耐用。

如果车企希望整个耗电过程显得更加线性，他们可以对显示值进行转换，使得当实际估算的SOC=60%时，仪表显示为50%。当然，也可以采用其他策略。例如，Aion S 的方法使头部显示屏的20% 和最后20% 特别耐用。这可以。用户往往对第一个和最后一个数据很敏感，尤其是在电池电量不足的情况下，因此让显示的数据更加真实意味着能否在电池耗尽之前到达目的地，这极大地影响了驾驶员的判断。法官。

当然，为了延长电池寿命，你不仅可以保留一些备用电量，还可以切断部分总电量。例如，如果SOC 估算为95%，则会显示为100%，这将减少电池的充/放电深度，有助于延长电池的循环寿命。但与此同时，增加冗余也会以牺牲车辆的实际电池寿命为代价，因此每个车企都有不同的选择。

SOC 和范围不匹配。另请注意，除了电动汽车的SOC 百分比显示外，还应显示续航里程估计值。在SOE（不是SOC）上。众所周知，SOE 比SOC 更难估计，因为车辆所需的功率越高，放电电流就越大，损耗就越高，SOE 就越低。同时，大电流放电时，放电终止电压释放的电荷总量也会较小。因此，SOE与驾驶条件有很强的相关性。计算里程时还必须考虑基于SOE 的驾驶条件。当前电动汽车里程估算的准确性令人担忧，因为不确定性太大。

而很大程度上取决于车企的报价策略。一些汽车公司使用固定映射。例如，NIO 的仪表板电池寿命基于当前SOC 值，该值与全功率下的电池寿命成比例。充满电可行驶400公里，半充电可行驶200公里，充电30%可行驶120公里。另一种方法是根据您之前出行的平均能耗来估算。例如，蔚来对中控屏的估算是基于SOE计算（剩余能源除以平均能源消耗），结果保守且强相关。与行驶条件有关，先上坡，后下坡等，有跳车的可能。

相比之下，燃油汽车的SOE 可以精确测量，因为汽油中所含的能量与剩余汽油量成正比，并且不会根据驾驶条件而变化。需要考虑操作条件变量的一种影响。电动汽车在计算SOE时使用SOC（放电电流越高，可释放的电荷量越低）和一次（放电电流越高，电压越低；如果相同，则电压越低）计算时必须考虑一次。发射的电荷量越大，能量越小），这最终是在计算射程时考虑到的。不难看出为什么估算电动汽车的行驶里程是一个长期存在的问题。

参考：

[1]谭晓军，电动汽车电池管理系统设计，中山大学出版社，2011年

[2]姜久春，电动汽车电池应用技术，北京交通大学出版社，2023

[3]黄凯，郭永芳，李志刚，电源锂离子电池荷电状态估计综述，电源技术，2023.42（9）：1398-1401。

本文由Root64 撰写