在論壇上看到一個帖子，車主描述高速上的驚魂一刻。下面是車主原話，這裡隱去車輛品牌：

「2015款，購買2年，23000公里。只用慢充。昨天中午從單位去4S店維修。去程電量從34%到25%；回來，離單位1公里，電量15%瞬間（秒內）掉電至10%，同時失去動力。車最終停在高速出口。幸虧中午車少……」

上面的現象，直觀看，是SOC估計錯誤。其背後，還有需要說到說到的原因，可能跟SOH有關。SOC是大家比較熟悉的概念，中間多啰嗦幾句關於SOH的事情。我們從頭說起。

1 定義

SOC的定義

State of Charge，荷電狀態，指電池當前具備的電量占其總容量的百分比。已知電池的標稱容量或者實際總容量，就可以計算出電池還能放出多少電量，汽車還能跑多遠。

SOH定義

State of Health，健康狀態，是當前的可用總容量佔新電池初始容量的百分比，或者電池壽命終了內阻與當前內阻的差值，與壽命終了內阻與新電芯內阻的差值之比。一般，能量型電芯用容量定義，功率型電芯用內阻定義。

設置這個指標的本意是用來衡量電池當前狀態與理想狀態的差距，包含老化和潛在風險性兩個方面的含義。但就當前流行的定義方式，主要是從容量損失或者電阻增加比例這兩個角度出發的，側重於正常老化的方面，忽略了風險性的體現。

2 為什麼需要準確計算SOH?

1） 普遍的回答是提高動力電池包的安全可靠性，這確實是一個重要方面。最近有研究表明，隨著老化程度的加深，鋰電池的熱失控風險在上升。

2） 準確的SOH是SOC正常評估的基礎。看SOC的定義，跟總容量有關。但隨著電池老化程度加劇，電池容量非線性減小。因而給出準確的當前總容量，是SOC良好發揮的基礎。

3） 準確的SOH是動力電池梯次利用的起點。梯次利用，關注退役電池的可用容量和後期使用中的安全性，兩者正是SOH所體現或者部分體現的特性。

4） 是對動力電池的保護。當電池容量已經下降10%，對應的1C放電能力也應該跟隨下降10%，原來最大放電電流是100A，容量縮水後，最大放電電流就需要調整到90A。如果沒有SOH作為依據，則系統是在以1.1C工作。長時間超負荷，很可能帶來安全風險。

3 鋰電池的老化機理

SOH作為衡量電池老化程度的指標，從定義可以看到，凡造成容量衰減的，造成內阻永久增加的因素，都會對SOH產生影響。

大體可以劃分成兩類，一種是消耗電解液中的活性帶電離子，另一種是損傷正負極活性材料。

1）消耗鋰離子的行為主要發生在負極：負極與電解液接觸，在負極表面形成SEI鈍化膜，這個過程中會消耗鋰離子；不恰當的充放電，使得部分鋰單質析出，附著在負極表面；加工過程中，有過量水分摻入，使得部分鋰離子失去活力；石墨負極在鋰離子嵌入、脫嵌過程中，體積變化造成SEI膜破裂，新的曝露位置消耗更多鋰離子。

2）活性材料的損失，是正極造成電芯容量降低的主要原因。正極材料中鐵、鎳等元素的溶解，造成材料容納鋰離子能力降低；反覆多次或者過於迅速的鋰離子嵌入和脫嵌，造成正極材料晶格結構塌陷，無法恢復。

4 SOH的估算方法

SOH正是當前研究的熱點之一，很多方法都還在研究階段，沒有落實到實際產品中。SOH的估計方法大體可以劃分成三類，基於電芯參數的估計方法，基於電芯模型的估計方法和比較新的基於數據的推算方法。

1） 基於電芯參數的估計方法，電芯的容量，內阻，電壓等參數，與電芯老化程度都有著密切的聯繫。

條件充裕情況下，直接按照定義，測量電芯容量後，帶入SOH公式，可以得到最可靠的計算值。離線或者實時在線測量電芯內阻，按照定義公式得到SOH；

值得一提的是阻抗譜分析法和微分方法。

阻抗譜分析法，該方法是針對特定型號的電池，測量其不同老化程度下不同SOC的交流阻抗值，形成一張表格，作為依據。其後每次測量一隻電池的阻值，去表格里查找到對應的SOH。這種做法前期工作量較大，但結果準確。只是沒有通用性，每個廠家每個型號的電芯都必須測定自己的阻抗譜。

微分方法，利用電芯的電化學過程與充放電過程中，電芯容量與電壓的微分關係存在密切聯繫的事實，讓電化學反應的特性，反應電芯的老化程度。這是利用前期積累數據，對當前電芯做出判定的一種方法。

2） 基於電芯模型的估計方法

根據歷史經驗，人們總結出一套關於電芯老化的經驗公式。公式一般是針對一些壽命影響因素擬合成的，可以反應部分因素在老化中的作用，當前實驗室應用的一些加速老化方法就是基於這類經驗公式制定的。但公式涉及的參數並不全面。

3） 基於數據的推算方法

這類方法，是基於現在比較流行的大數據的思路，拿已有的實車運行數據作為樣本，結合神經網路等智能演算法，去訓練專門的SOH推算演算法。受限於當前數據的數量和質量，以及智能演算法在訓練不完善情況下，會產生極大估計偏差的特點，這類方法還在研究進行時。

5 故障分析

回到文章開始。車輛掉電的現象：在高速上行駛過程中，電量顯示15%，下一秒，電量顯示10%。車輛自動斷電，只能靠慣性滑行。

車輛是有可能存在硬體故障問題的，但不在本文討論範圍，擱置不表；

在沒有硬體問題的基礎上，可能的軟體因素有下面幾種：

1） 電流積分演算法計算不準確

行車過程中的SOC一般為電流積分得到，當車輛停車後，系統會調用電池開路電壓，查表校核SOC，結果以開路電壓為準。也就是說，如果電流感測器採集的電流值不準確；或者電流採樣頻率過低，造成採樣值並不能代表所在時段的平均值；又或者，系統受到電磁干擾，控制器收到了連續假的採樣值，而並沒有鑒別出來，儀錶板上，電量都會出現跳變現象。需要注意的是，開路電壓校核SOC，一般安排在停止供電後，電池電壓趨於穩定的時刻。

2） SOC演算法中，補償係數設置不準確

動力鋰電池，其容量並不是一個恆定值，會受到環境溫度的影響。一般SOC演算法中，都會加入相應的調節係數，以確保SOC估計的準確性。這需要以嚴密的電池的溫度特性測試數據為基礎。

3） 電池軟體系統沒有考慮電池老化問題或者老化程度估算不準確

動力電池在使用一段時間以後，其容量會有所衰減，這是眾所周知的。有經驗數據顯示，電池在服役的3年或者5年時間內，衰減最快的是第一年，最多可以達到10%左右的衰減量。

如果沒有準確的估計到衰減的容量，SOC的計算值還是按照新電池的標稱容量進行，那麼顯示的剩餘電量會大於電池實際具備的電量，相應的剩餘里程估計值也會大於實際值。

電動汽車控制電池放電，是否限制輸出，是否截止，是通過幾個參數並行實現的。除了SOC以外，還有電池總體電壓，電池單體電壓最小值，電池最高溫度等。以上參數，無論哪個先觸及了強制停車的閾值，車輛都會報警並停止動力輸出。

當電量實際消耗到系統允許值的下限時，雖然錯誤的SOC還顯示在較大電量值，但總體電壓和單體電壓會觸發停車指令。

結合文章開始描述的現象，車輛並沒有停車過程，而是在行駛過程中直接被切斷電源。那麼造成這種現象的原因，應該是上述分析中2）、3）中的一種。

（圖片來自互聯網）

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