摘 要：隨著技術進步目前市場上蓄電池需求旺盛，尤其是鉛酸蓄電池有著大面積的應用。隨之而來的問題是蓄電池剩余電量（State of Charge即SOC）計算方法多樣，計算結(jié)果不夠準確，各有算法都包含自己無法避免的缺點?？柭鼮V波算法則通過持續(xù)的迭代運算逐漸趨近“真值”，適合與單片機來進行電池充放電控制。本文試圖實現(xiàn)用卡爾曼算法來計算電池SOC。

關鍵詞：：鉛酸蓄電池；卡爾曼算法；SOC

蓄電池簡單說就是電池內(nèi)部物質(zhì)能儲存大量的化學能，在蓄電池放電的時候，能將化學能穩(wěn)定持續(xù)的轉(zhuǎn)化為電能的一種設備。在充電的情況時，蓄電池能將外電路提供的電能轉(zhuǎn)化為化學能儲存起來，而在放電的情況時，蓄電池將化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔茌敵觥Ｄ壳笆袌錾闲铍姵胤N類豐富，大體可以分為：鉛酸蓄電池、鋰離子電池、鎳氫蓄電池、鎳鎘電池、飛輪電池等多類蓄電池。目前鉛酸蓄電池與鋰離子電池市場占有率最高，其中由于鉛酸蓄電池技術方面比較成熟、價格相較低、產(chǎn)量較大，所以鉛酸蓄電池是如今使用最廣泛、使用最多的一種蓄電池。

為了準確表示電池剩余電量的多少，經(jīng)常采用了電池的荷電狀態(tài)SOC來表示，當SOC=100%的時候表示蓄電池是充滿的狀態(tài)，SOC=0%則表示蓄電池放電電壓低于截止電壓（防止過放而設定的電壓值）。由此可見蓄電池SOC數(shù)值的準確度，對提高蓄電池中電荷量的使用效率有著至關重要的作用，從而延長蓄電池的使用壽命。SOC估算有多種方法，這里列舉一些常見的方法：

（1）開路電壓法：鉛酸蓄電池正常使用是，蓄電池開路電壓與蓄電池剩余電量存在很明顯的線性關系，這種線性關系境溫度以及蓄電池本身因素影響很小。這種方法通過蓄電池端電壓來確定SOC值，簡單易行。（見圖1）

（2）Ah計量法：通過對蓄電池充電或放電過程中電流對時間進行積分來估算電池的SOC。這種方法比較簡單、準確可靠，并且使用范圍廣。容易受到溫度等環(huán)境因素影響。

（3）電阻檢測：考慮電池放電電流大小和內(nèi)阻大小兩個基本因素，可以確定SOC值，SOC與電阻參數(shù)之間的關系復雜，在電池放電的后期具有較高的精度和較好的適應性。

（4）放電實驗法：其實這也是一種Ah計量法，僅僅放電電流大小恒定。其缺點測量時電池需要處于脫機狀態(tài)，無法在線實時測量。

（5）卡爾曼濾波算法：根據(jù)某一時刻SOC值來計算下一時刻最小方差意義上的最優(yōu)SOC估計。計算的過程當中對精確度控制的很好，并能有效減少噪聲的影響。缺點是需要詳細確定的電池內(nèi)部各個參數(shù)，但參數(shù)難于確定，計算量大。

卡爾曼濾波（Kalman filtering）一種利用線性系統(tǒng)狀態(tài)方程，通過系統(tǒng)輸入輸出觀測數(shù)據(jù)，對系統(tǒng)狀態(tài)進行最優(yōu)估計的算法。由于觀測系統(tǒng)中無法避免系統(tǒng)中的噪聲和干擾的影響，所以最優(yōu)估計也可看作是一種濾波。本文采用卡爾曼濾波算法來進行SOC值的計算，

參考文獻：

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[2]高明煜.基于采樣點卡爾曼濾波的動力電池SOC估計[J].電工技術學報，2011，26（11）：161-167.

[3]Ramsey Faragher.Understanding the Basis of the Kalman Filter Via a Simple and Intuitive Derivation.2012，29（5）：128-132.

作者簡介：李松寧（1985-），男，漢族，河北邢臺人，本科，助教，河北工業(yè)大學，主要研究方向：新能源技術。