在论坛上看到一个帖子，车主描述高速上的惊魂一刻。下面是车主原话，这里隐去车辆品牌：

「2015款，购买2年，23000公里。只用慢充。昨天中午从单位去4S店维修。去程电量从34%到25%；回来，离单位1公里，电量15%瞬间（秒内）掉电至10%，同时失去动力。车最终停在高速出口。幸亏中午车少……」

上面的现象，直观看，是SOC估计错误。其背后，还有需要说到说到的原因，可能跟SOH有关。SOC是大家比较熟悉的概念，中间多啰嗦几句关于SOH的事情。我们从头说起。

1 定义

SOC的定义

State of Charge，荷电状态，指电池当前具备的电量占其总容量的百分比。已知电池的标称容量或者实际总容量，就可以计算出电池还能放出多少电量，汽车还能跑多远。

SOH定义

State of Health，健康状态，是当前的可用总容量占新电池初始容量的百分比，或者电池寿命终了内阻与当前内阻的差值，与寿命终了内阻与新电芯内阻的差值之比。一般，能量型电芯用容量定义，功率型电芯用内阻定义。

设置这个指标的本意是用来衡量电池当前状态与理想状态的差距，包含老化和潜在风险性两个方面的含义。但就当前流行的定义方式，主要是从容量损失或者电阻增加比例这两个角度出发的，侧重于正常老化的方面，忽略了风险性的体现。

2 为什么需要准确计算SOH?

1） 普遍的回答是提高动力电池包的安全可靠性，这确实是一个重要方面。最近有研究表明，随著老化程度的加深，锂电池的热失控风险在上升。

2） 准确的SOH是SOC正常评估的基础。看SOC的定义，跟总容量有关。但随著电池老化程度加剧，电池容量非线性减小。因而给出准确的当前总容量，是SOC良好发挥的基础。

3） 准确的SOH是动力电池梯次利用的起点。梯次利用，关注退役电池的可用容量和后期使用中的安全性，两者正是SOH所体现或者部分体现的特性。

4） 是对动力电池的保护。当电池容量已经下降10%，对应的1C放电能力也应该跟随下降10%，原来最大放电电流是100A，容量缩水后，最大放电电流就需要调整到90A。如果没有SOH作为依据，则系统是在以1.1C工作。长时间超负荷，很可能带来安全风险。

3 锂电池的老化机理

SOH作为衡量电池老化程度的指标，从定义可以看到，凡造成容量衰减的，造成内阻永久增加的因素，都会对SOH产生影响。

大体可以划分成两类，一种是消耗电解液中的活性带电离子，另一种是损伤正负极活性材料。

1）消耗锂离子的行为主要发生在负极：负极与电解液接触，在负极表面形成SEI钝化膜，这个过程中会消耗锂离子；不恰当的充放电，使得部分锂单质析出，附著在负极表面；加工过程中，有过量水分掺入，使得部分锂离子失去活力；石墨负极在锂离子嵌入、脱嵌过程中，体积变化造成SEI膜破裂，新的曝露位置消耗更多锂离子。

2）活性材料的损失，是正极造成电芯容量降低的主要原因。正极材料中铁、镍等元素的溶解，造成材料容纳锂离子能力降低；反复多次或者过于迅速的锂离子嵌入和脱嵌，造成正极材料晶格结构塌陷，无法恢复。

4 SOH的估算方法

SOH正是当前研究的热点之一，很多方法都还在研究阶段，没有落实到实际产品中。SOH的估计方法大体可以划分成三类，基于电芯参数的估计方法，基于电芯模型的估计方法和比较新的基于数据的推算方法。

1） 基于电芯参数的估计方法，电芯的容量，内阻，电压等参数，与电芯老化程度都有著密切的联系。

条件充裕情况下，直接按照定义，测量电芯容量后，带入SOH公式，可以得到最可靠的计算值。离线或者实时在线测量电芯内阻，按照定义公式得到SOH；

值得一提的是阻抗谱分析法和微分方法。

阻抗谱分析法，该方法是针对特定型号的电池，测量其不同老化程度下不同SOC的交流阻抗值，形成一张表格，作为依据。其后每次测量一只电池的阻值，去表格里查找到对应的SOH。这种做法前期工作量较大，但结果准确。只是没有通用性，每个厂家每个型号的电芯都必须测定自己的阻抗谱。

微分方法，利用电芯的电化学过程与充放电过程中，电芯容量与电压的微分关系存在密切联系的事实，让电化学反应的特性，反应电芯的老化程度。这是利用前期积累数据，对当前电芯做出判定的一种方法。

2） 基于电芯模型的估计方法

根据历史经验，人们总结出一套关于电芯老化的经验公式。公式一般是针对一些寿命影响因素拟合成的，可以反应部分因素在老化中的作用，当前实验室应用的一些加速老化方法就是基于这类经验公式制定的。但公式涉及的参数并不全面。

3） 基于数据的推算方法

这类方法，是基于现在比较流行的大数据的思路，拿已有的实车运行数据作为样本，结合神经网路等智能演算法，去训练专门的SOH推算演算法。受限于当前数据的数量和质量，以及智能演算法在训练不完善情况下，会产生极大估计偏差的特点，这类方法还在研究进行时。

5 故障分析

回到文章开始。车辆掉电的现象：在高速上行驶过程中，电量显示15%，下一秒，电量显示10%。车辆自动断电，只能靠惯性滑行。

车辆是有可能存在硬体故障问题的，但不在本文讨论范围，搁置不表；

在没有硬体问题的基础上，可能的软体因素有下面几种：

1） 电流积分演算法计算不准确

行车过程中的SOC一般为电流积分得到，当车辆停车后，系统会调用电池开路电压，查表校核SOC，结果以开路电压为准。也就是说，如果电流感测器采集的电流值不准确；或者电流采样频率过低，造成采样值并不能代表所在时段的平均值；又或者，系统受到电磁干扰，控制器收到了连续假的采样值，而并没有鉴别出来，仪表板上，电量都会出现跳变现象。需要注意的是，开路电压校核SOC，一般安排在停止供电后，电池电压趋于稳定的时刻。

2） SOC演算法中，补偿系数设置不准确

动力锂电池，其容量并不是一个恒定值，会受到环境温度的影响。一般SOC演算法中，都会加入相应的调节系数，以确保SOC估计的准确性。这需要以严密的电池的温度特性测试数据为基础。

3） 电池软体系统没有考虑电池老化问题或者老化程度估算不准确

动力电池在使用一段时间以后，其容量会有所衰减，这是众所周知的。有经验数据显示，电池在服役的3年或者5年时间内，衰减最快的是第一年，最多可以达到10%左右的衰减量。

如果没有准确的估计到衰减的容量，SOC的计算值还是按照新电池的标称容量进行，那么显示的剩余电量会大于电池实际具备的电量，相应的剩余里程估计值也会大于实际值。

电动汽车控制电池放电，是否限制输出，是否截止，是通过几个参数并行实现的。除了SOC以外，还有电池总体电压，电池单体电压最小值，电池最高温度等。以上参数，无论哪个先触及了强制停车的阈值，车辆都会报警并停止动力输出。

当电量实际消耗到系统允许值的下限时，虽然错误的SOC还显示在较大电量值，但总体电压和单体电压会触发停车指令。

结合文章开始描述的现象，车辆并没有停车过程，而是在行驶过程中直接被切断电源。那么造成这种现象的原因，应该是上述分析中2）、3）中的一种。

（图片来自互联网）

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