背景概述

廣大純電動汽車或插電式混合動力車輛的消費者經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)儀表上顯示的剩余電量與實際續(xù)航里程存在一定的差異，這引發(fā)了一個常見疑問：為什么剩余電量顯示不準確？

造成剩余電量顯示不準確的原因有多個方面。首先，電池本身的特性會受到環(huán)境溫度、充電方式、充放電速度等因素的影響，這可能導致電池的實際可用能量與系統(tǒng)估算的SoC存在出入。

SOC（State of Charge）是指電池的荷電狀態(tài)或剩余電量，它表示電池當前的可用能量與總的能量容量之間的比值。SOC通常以百分比的形式表示，用于衡量電池的充放電程度。

SOC在各種電池應(yīng)用中具有重要意義，特別是在電動車、便攜式設(shè)備和可再生能源系統(tǒng)等領(lǐng)域。了解電池的SOC可以幫助用戶合理管理電池的充電和使用，避免電池過度充放電，延長電池的壽命并提高系統(tǒng)的效率。

為了準確測量和估計SOC，通常需要使用特定的電池管理系統(tǒng)（BMS）或SOC算法，結(jié)合電池的充放電特性和歷史數(shù)據(jù)進行計算和預測。SOC的準確度對于電池的性能評估、系統(tǒng)運行安全和能量管理都至關(guān)重要。

盡管電動汽車已經(jīng)量產(chǎn)多年，但對于電池SoC的準確估算技術(shù)仍然不夠成熟。目前存在多種電池SoC估算方法，常見的包括安時積分、開路電壓法、卡曼濾波法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。然而，這些方法都存在一定的缺陷，其中卡曼濾波和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)大多仍停留在研究階段，尚未廣泛應(yīng)用于實際場景。在實際應(yīng)用中，常常采用在安時積分的基礎(chǔ)上加入一些影響因子進行校正的方法。

經(jīng)典的SOC估算方法通常采用安時積分法，也稱為電流積分法或庫侖計數(shù)法。該方法在電池充放電過程中，通過累積充入和放出的電量來估算電池的SOC?；驹硎歉鶕?jù)電流與時間的乘積，對充電和放電的電量進行累加或累減，從而得出電池的剩余電量。

簡化公式如下：

然而，由于電池的特性復雜性以及隨著時間和溫度變化的影響，安時積分法在長期使用和溫度變化較大的情況下可能存在一定的誤差，主要體現(xiàn)在下面3個因素：

• 電流采樣造成誤差：采樣精度、采樣間隔
• 電池容量變化造成誤差：溫度變化、電池老化、充放電倍率不同、電池自放電
• SOC：初始SOC估算困難、最終SOC過程取舍誤差

安時積分法是經(jīng)典的SOC估算方法，通過累積充入和放出的電量來估算電池的剩余電量，然而在實際應(yīng)用中需要考慮其他因素進行校正，以提高估算的準確性和可靠性。

準確估算電池SoC不僅是電動汽車估算續(xù)航里程的基本要求，也是提升電池利用效率和安全性能的基本保證。因此，不斷改進和研究電池SoC估算技術(shù)是當前電動汽車行業(yè)的一個重要課題。通過對電池特性的深入研究和建模，結(jié)合高精度的測量設(shè)備和先進的算法，可以逐步提高電池SoC估算的準確性和可靠性，以更好地滿足消費者對電動汽車使用的需求，并推動電動汽車技術(shù)的進一步發(fā)展。

解決方案

電池SOC作為電動汽車的研究重點，電池狀況監(jiān)控系統(tǒng)也需基于 CAN 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建：在電池、電機、空調(diào)等處配置能量流監(jiān)測裝置，其采集的數(shù)據(jù)通過 CAN 總線傳輸?shù)狡嚨目刂葡到y(tǒng)進行分析。為了驗證電池狀況監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性與精度，需要將控制系統(tǒng)的分析結(jié)果與標準的功率分析儀所分析的作對比。然而，由于數(shù)據(jù)量大、時延要求高（以100ms的周期進行采集），在后期進行數(shù)據(jù)分析時，還需要人工比照采集時差，并且隨著算法的復雜程度越來越高，數(shù)據(jù)量也來越大，測試復雜度也隨之增加。為了提高測試效率，簡化測試難度，暴露更多的設(shè)計問題，自動化測試系統(tǒng)變得尤為重要。為此，綠測科技聯(lián)合汽車廠商推出了一款自動化測試的軟件COMWorks，來提高測試效率。

特色功能

• 遠程參數(shù)配置：一鍵配置功率分析儀，無需手動操作
• 配置導入導出：支持切換多個配置，以應(yīng)對多種測試場景
• 同步獲取數(shù)據(jù)：以極低的時差采集CAN總線和功率分析儀的數(shù)據(jù)
• 功率分析儀數(shù)據(jù)與CAN數(shù)據(jù)同時顯示
• 實時分析原始數(shù)據(jù)：時差比照、物理量積分等，并實時顯示、比照分析結(jié)果
• 自定義采集項目，根據(jù)需求變更采集CAN信號和信號矩陣
• 測量數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫，并支持以文件形式（.excel/.csv）導出
• 查看測試報告
• 運行狀態(tài)監(jiān)控
• 多語種的操作界面
• 其他定制化功能

本方案支持CAN 采集卡讀取CAN網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)+TCP 讀取功率分析儀主機數(shù)據(jù)，可對數(shù)據(jù)進行實時、定時（可預約）的分析、記錄、波形分析及支持多機級聯(lián)。原理框圖如下所示：

采集的周期主要跟采集端的更新率及數(shù)據(jù)傳輸處理這兩者決定。主流的功率分析儀可以做到10ms 的數(shù)據(jù)更新率，汽車端CAN數(shù)據(jù)的更新率也可以做到10ms~100ms。其中自動化測試軟件COMWorks 基于C++開發(fā)，自研高性能通信接口及算法，典型數(shù)據(jù)處理每次僅需幾個ms，可以充分發(fā)揮并響應(yīng)采集端的數(shù)據(jù)性能。

常見采集信號：

• VCU：車速、駕駛模式
• BMS：電池電流、電池電壓、電池2S放電功率限值、電池真實SOC、電池溫度
• MCU：電機扭矩、電機轉(zhuǎn)速、電機功率、電機溫度
• OBC：OBC輸入電流、OBC輸入電壓、OBC輸出電流、OBC輸出電壓
• DCDC：DCDC輸入電流、DCDC輸入電壓、DCDC輸出電流、DCDC輸出電壓

常見計算功能：

• 單循環(huán)耗電量
• 單循環(huán)驅(qū)動電量
• 單循回饋電量
• 電池放電量
• 驅(qū)動電量
• 回饋電量
• 每個單循環(huán)耗電量
• 電池充入電量
• 回饋效率
• 充電機輸出電量
• 充電效率
• 總充電效率
• 整車充電效率
• 所有循環(huán)最高車速平均功率

軟件功能

自定義 CAN 采集的 Message 項目根據(jù)需求變更采集CAN信號和信號矩陣

一鍵導入導出配置，可配置車輛工作模式，設(shè)置數(shù)據(jù)導出格式，設(shè)置保存路徑、文件名等，設(shè)置記錄數(shù)據(jù)的間隔。

查看預設(shè)的可采集的 Message 以及包含的 Signal，勾選需要采集的項目對應(yīng)的復選框還可以通過編輯 JSON 文件，添加自定義的 Message。

實時展示設(shè)備的狀態(tài)、測量模式、最高車速、記錄間隔、開始記錄數(shù)據(jù)時間、當前循 環(huán)、任務(wù)信息等狀態(tài)。