聊聊影响电动汽车续航里程的BMS和SOC

朱玉龙

现阶段容量较小电池的纯电动汽车,有很多用户反映使用体验很糟糕,那么我们就来讨论两个与之相关的议题:电池能量管理(BMS)和荷电状态(SOC)的精度,看看这两个东西怎样才能助续航一臂之力。

一、能量管理

首先,我们考虑一下能量分配,在SOC从整个100%到零或者说整个电池能量管理过程可以分解为:上下两段留存的不可用能量(纯电动汽车上下留余更多一些)、可用能量、SOC误差、调节电池温度所需要的能量、容量下降的补偿、插电式混合动力汽车的CS缓冲区(纯电动没有这段)。

我们所说的能量管理,是严格使用以上的能量区隔,给消费者一个比较均一化的体验。以下图为例,是全分隔,把SOC直接对应一个里程。续航里程和SOC密切相关,SOC不等于实际续航里程。SOC从100%到50%一定比SOC从50%到0跑的路程长。因为SOC越少,电池能量消耗越快。

续航里程其实是一个很有意思的事情,因为本身就是一个复杂的函数,用P-diagram来表达的话,大概如下:

可控部分主要是SOC、功率限值和温度管控的算法;扰动部分主要是车辆参数、道路环境(工况),驾驶员的驾驶习惯和SOC的估算误差。

还有一部分没写:比如夏季和冬季系统性的差异,包括HVAC的功率对整个能量的使用。

以下的数据是一个实测的例子,展示出来是一个变动的情况。

温度的差异太巨大了。

BMS中SOC的估算精度,对车辆的续航里程影响很大,特别是纯电动汽车,估算精度差异越大,越容易让用户感受到里程焦虑;如果出现系统性的计算差错导致用户没电推车回家或者叫个牵引拖车,这事就大了。

二、SOC精度

国家千人计划特聘专家林健博士撰写的《深度分析SOC精度验证方法》一文中写道,DVP需要对BMS从SOC100%到不可用范围(5%)都要进行对比,在工况下,通过采集实际的电池工况之后,通过实验台架来进行对比,模型纠错(核算Ah和功率限值)等。

说点个人看法,所有的东西,都是在一定工况、温度和使用条件下的精度,要求越高的系统,对外围的延伸的控制内容也就越多,所以BMS的算法就越需要直接和VCU进行联系,获取控制HVAC系统、控制驱动系统和负载系统的权限。林健博士强调的OCV与SOC的关系,在LFP体系下不大好用。实际测试出来的大概是一个精度表格,笼统的讲有些难度。

简单来说,BMS的精度做高一些,可以开出多一些窗口,不过也就是5%的区别。由于外部的原因造成的续航里程的差异,比这个来的大,所以SOC的精度多少是个合理值,值得我们思量。管理客户期望很重要,只能报少一些,不能报多一些,所以现阶段小电池的纯电动汽车使用体验很糟糕,也是大家拼命往50度以上凑的主要原因。

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