第 3

册》中定义 SOC 为：电池在一定放电倍率下，剩余电量与相同条件下额定容量的比值

［13］

。

在已知的 SOC 估

算算法中，有些是在试验环境下测试电池性能的，有些是在实用环境下估算电池剩余容量的。在实用环境
中，SOC 剩余电量估算精度取决于采用何种算法，由于采用算法的不同，电池剩余容量的估算，易受负载电压
检测精度、电流检测精度、充放电循环次数、自放电率、放电倍率和温度的影响。往往采用多种算法相结合的
办法，抵消上述影响因素对单一 SOC 估算方法造成的显著影响。目前 SOC 的估算方法主要包括：

3． 1

放电实验法

放电实验法采用恒定电流进行连续放电，放电电流与时间的乘积即为剩余电量

［14］

。

放电实验法在实验

室中经常使用，不适用于在实际中实时估计剩余电量。

3． 2

计量法

计量法（安时法）是最常用的 SOC 估计方法，通过电流在时间上的累加估计当前电池组的剩余容量。

计量法容易受电流测量精度、充放电循环次数、自放电率、充放电倍率和温度的影响，其中电流检测精度、

放电倍率和温度成为影响 SOC 估算的主要因素。

3． 3

开路电压法

电池的开路电压在数值上接近电池电动势。由于锂电池的具有电压平台期，因此在充电初期和末期估

算 SOC 效果较好。开路电压法的显著缺点是需要电池长时静置，以达到电压稳定，这给测量造成困难，同时
也不利于实时测量。开路电压法在充电初期和末期 SOC 估计效果好。

3． 4

负载电压法

电池放电开始瞬间，电压迅速从开路电压状态进入负载电压状态，在电池负载电流保持不变时，负载电

压随 SOC 变化的规律与开路电压随 SOC 的变化规律相似。负载电压法能够实时估计电池组的 SOC，在恒流
放电时，具有较好的效果。在实际应用中，变化的放电倍率导致电池电压的波动，给负载电压法应用带来困
难。与开路电压法相似，这种方法在充放电初期和末期具有较好的估计效果，常与 Ah 计量法结合使用。

3． 5

其他方法

其他的 SOC 估计方法包括内阻法、线性模型法、以及这几年出现的神经网络法

［15］

和卡尔曼滤波法

［16］

，

尤其是卡尔曼滤波法，由于其不仅给出了 SOC 的估计值，还给出了 SOC 的估计误差，更适合于电流波动比较
剧烈的混合动力汽车电池 SOC 的估计，受到学者们的关注。

实时通信

在电池的运行过程中，需要按照要求将电池电压、SOC、SOH 等电池运行时的相关状态进行上报。对于

将多节电池组串并联使用的系统来说，这种信息的上报包含两方面：一方面是指上报信息到电池管理系统之
外，为其他系统提供所需的数据，同时接受其他系统提供的信息，为制定合理的电池管理方案提供依据；另一
方面是指各电池组之间的数据交互。针对这些信息的交互，采用何种通讯方式、制定何种通信协议对于实时
了解电池的容量和性能、保证电池安全可靠的运行以及为电池系统提供可信的依据成为电池管理系统中一
个关键问题。目前应用到电池管理系统中的主要通信手段有：

4． 1

SMBUS

总线

SMBUS

总线是由 INTEL 公司于 1995 年制定的双线结构的总线，它衍生于 IIC 总线结构，被广泛用于笔

记本的电池管理系统、测温、风扇控制以及电压检测等子系统中。它对于电压水平和时序要求要比 IIC 总线
更加严格，然而分属于 SMBUS 总线和 IIC 总线的设备经常可以在同一总线上混合使用

［17］

。

4． 2

CAN

总线

CAN

总线是德国 BOSCH 公司在 20 世纪 80 年代初提出的串行总线通讯协议，能有效支持具有很高安

全等级的分布式实时控制。它的初衷是为汽车内部众多控制器和测量单元通信提供一个串行总线通信标
准，以减少因为汽车电子元件大量增加而导致的电子元件间通信电缆大幅增加对汽车可靠性、维护以及成本