soc的估算方法大致有五種：電流積分法、開路電壓法、阻抗法、智能估算法、狀態觀測器。今天先給大家介紹前兩種方法。

什么是SOC
電池的狀態（State of Charge，SOC）是電池能夠提供的電荷總量與總電荷容量的比率，通常用百分比表示。在電池管理系統（Battery Management System，BMS）中，精準地計算電池的SOC是非常重要的，因為它可以幫助BMS判斷電池的剩余能量，從而控制電池的使用和充放電過程，延長電池的壽命。

目前，常用的計算電池SOC的方法主要有電流積分法和開路電壓法。這兩種方法各有優缺點，但都存在一定的誤差。因此，在實際應用中，常常將兩種方法結合起來使用，以提高SOC的精度。

本文將詳細介紹如何使用電流積分法和開路電壓法結合起來計算電池的SOC。

一、電流積分法
電流積分法是一種通過對電池的充放電電流進行積分，來計算電池SOC的方法。它的優點在于計算過程簡單，不需要進行標定。下面是電流積分法的具體步驟：

步驟1：記錄電池開始充電或放電時的SOC。

步驟2：記錄電池充放電時的電流。

步驟3：對電池的電流進行積分，得到電池的電量變化量。

步驟4：根據電量變化量和開始時的SOC，計算出當前的SOC。

公式：SOC = 初始SOC + ∫(I*dt)/Q

其中，I表示電流，Q表示電池的電量，dt表示時間間隔。

需要注意的是，由于電池內阻等因素的存在，電流積分法的計算結果存在一定的誤差。此外，電流積分法只能對電池進行較長時間的充放電測試，才能得到較為準確的結果。

二、開路電壓法
開路電壓法是通過測量電池的開路電壓（即在沒有負載情況下的電壓）來計算電池SOC的方法。開路電壓法的優點在于計算過程簡單，無需進行電流測量。下面是開路電壓法的具體步驟：

步驟1：根據電池的型號和廠家提供的SOC-開路電壓曲線，建立SOC和開路電壓之間的關系。

步驟2：測量電池的開路電壓。

步驟3：根據步驟1中建立的SOC-開路電壓曲線，計算出當前的SOC。

需要注意的是，電池的SOC-開路電壓曲線是隨著電池的使用和壽命的變化而變化的，因此，需要定期進行標定，以確保計算結果的準確性。

另外，由于電池的內阻等因素的影響，開路電壓法也存在一定的誤差。尤其在高放電狀態下，誤差會更大。

三、結合使用電流積分法和開路電壓法
電流積分法和開路電壓法各自有其優缺點，因此，在實際應用中，常常將兩種方法結合起來使用，以提高SOC的精度。

結合使用電流積分法和開路電壓法的具體步驟如下：

步驟1：使用電流積分法記錄電池的充放電情況，并得到當前的SOC1。

步驟2：使用開路電壓法測量電池的開路電壓，并根據SOC-開路電壓曲線計算出當前的SOC2。

步驟3：根據SOC1和SOC2，計算出當前的SOC。

公式：SOC = k1SOC1 + k2SOC2

其中，k1和k2是權重系數，它們的和等于1。權重系數的選擇需要考慮到電池的使用情況、測試時間和測試精度等因素。一般來說，如果電池進行了較長時間的充放電測試，那么k1的值應該更大；如果電池的開路電壓測量精度較高，那么k2的值應該更大。

需要注意的是，在結合使用電流積分法和開路電壓法時，需要進行相應的標定工作，以保證計算結果的準確性。此外，電池的內阻、溫度等因素對計算結果也有一定的影響，需要進行相應的校正。

四、結論
綜上所述，電流積分法和開路電壓法是計算電池SOC的兩種主要方法，它們各自有其優缺點。為了提高SOC的精度，在實際應用中，常常將兩種方法結合起來使用。通過結合使用電流積分法和開路電壓法，可以克服各自的缺點，提高SOC的精度和可靠性。然而，在使用這兩種方法時需要進行相應的標定和校正，以保證計算結果的準確性。

第一種：電壓法
在 STM32 中，電池電量百分比的計算需要考慮到電池的電壓曲線和電量曲線。一般來說，電量百分比可以通過下面的公式計算：

電量百分比 = （當前電壓值 - 最低電壓值）/（最高電壓值 - 最低電壓值）* 100%

其中，最低電壓值和最高電壓值需要根據電池的實際情況進行設置。在實際使用中，可以通過 ADC 模塊讀取電池的電壓值，然后將其轉換為電量百分比。具體的 C 語言代碼如下：

#define ADC_MAX_VALUE 4096 // ADC 最大值
#define VOLTAGE_DIVIDER_RATIO 2 // 電壓分壓比
#define BATTERY_MAX_VOLTAGE 4.2 // 電池滿電電壓
#define BATTERY_MIN_VOLTAGE 3.0 // 電池極低電壓

float get_battery_voltage(void) {
uint16_t adc_value = HAL_ADC_GetValue(&hadc); // 讀取 ADC 值
float voltage = (float)adc_value / ADC_MAX_VALUE * VREF * VOLTAGE_DIVIDER_RATIO; // 轉換為電壓值
return voltage;
}

uint8_t get_battery_percentage(void) {
float voltage = get_battery_voltage();
uint8_t percentage = (voltage - BATTERY_MIN_VOLTAGE) / (BATTERY_MAX_VOLTAGE - BATTERY_MIN_VOLTAGE) * 100;
return percentage;
}

以上代碼假設使用的 ADC 通道已經初始化并啟動，get_battery_voltage() 函數用于讀取電池電壓值，get_battery_percentage() 函數用于計算電量百分比。需要注意的是，上述代碼僅供參考，實際使用中需要根據具體情況進行調整。

第二種：累積電量積分法
對于電池管理系統（BMS）的電量計算，一般采用累積電量積分法。要計算電池的電量百分比，需要知道當前電池的電量和額定電量。以下是一種簡單的實現方法：

獲取電池實際電壓值，單位為毫伏（mV）。

獲取電池額定電壓值，單位為毫伏（mV）。

計算電池當前電量，單位為毫安時（mAh）。

計算電池額定電量，單位為毫安時（mAh）。

根據以下公式計算電池電量百分比：電量百分比 = 當前電量 / 額定電量 * 100%

在BMS中，可以使用ADC模塊來獲取電池實際電壓值，并使用電流傳感器來獲取電池充放電電流值，從而計算電池當前電量。以下是一種簡單的代碼實現：

#define VBAT_R1 10000 // 電阻R1的值，單位為歐姆（Ω）
#define VBAT_R2 10000 // 電阻R2的值，單位為歐姆（Ω）
#define VBAT_ADC_RES 4096 // ADC的分辨率
#define VBAT_R1_R2_RATIO 0.5 // R1和R2的比值

float get_battery_voltage(void)
{
uint16_t adc_value = 0;
float voltage = 0;
// 讀取ADC的值
adc_value = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);

// 根據ADC的值計算電壓值
voltage = (float)adc_value * 3.3 / (float)VBAT_ADC_RES * VBAT_R1_R2_RATIO;

// 根據電壓分壓計算實際電池電壓值
voltage = voltage / (VBAT_R2 / (VBAT_R1 + VBAT_R2));

return voltage;
}

float get_battery_current(void)
{
uint16_t adc_value = 0;
float current = 0;
// 讀取ADC的值
adc_value = HAL_ADC_GetValue(&hadc2);

// 根據ADC的值計算電流值
current = ((float)adc_value - 2048) * 3.3 / 4096 / 0.04;

return current;
}

float get_battery_capacity(float current, float time)
{
float capacity = 0;
// 計算電量
capacity = current * time / 3600;

return capacity;
// 計算電池當前電量
float current = get_battery_current();
float time = 1; // 積分時間，單位為秒
float current_capacity = get_battery_capacity(current, time);
capacity += current_capacity;

// 計算電池電量百分比
percentage = (int)(capacity / rated_capacity * 100);

// 限制百分比在0-100之間
percentage = percentage > 100 ? 100 : percentage;
percentage = percentage < 0 ? 0 : percentage;

return percentage;
}

其中，get_battery_voltage()函數用于獲取電池實際電壓值，get_battery_current()函數用于獲取電池充放電電流值，get_battery_capacity()函數用于計算電池當前電量，get_battery_percentage()函數用于計算電池電量百分比。在使用時，需要提供電池的額定電壓、電量和實際電壓等參數。

注意，在計算電池當前電量時，需要進行電流積分，積分時間可以根據實際應用場景進行調整。

第三種：開路電壓法
開路電壓法是一種基于電池開路電壓與SOC之間的關系計算SOC的方法。具體計算公式如下：

SOC = f(V_oc)

其中，V_oc是電池的開路電壓，f是一種特定的函數，它反映了電池開路電壓與SOC之間的關系。不同類型的電池有不同的f函數，常見的有線性關系、二次函數關系等。下面是使用C語言實現線性函數開路電壓法計算電池SOC的代碼示例：

#include 
int main()
{
// 輸入電池的電壓、最小電壓和最大電壓
float voltage, min_voltage, max_voltage;
printf(“請輸入電池的電壓、最小電壓和最大電壓（以空格分隔）：”);
scanf("%f %f %f", &voltage, &min_voltage, &max_voltage);
// 計算電池的SOC
float soc = (voltage - min_voltage) / (max_voltage - min_voltage) * 100;
printf(“電池的SOC為：%.2f%%”, soc);
return 0;
}

第四種：卡爾曼濾波法
卡爾曼濾波法是一種基于電池電流、電壓及其他信息計算SOC的方法，它采用了狀態估計和卡爾曼濾波技術。具體實現過程比較復雜，需要借助數學模型和計算機算法。下面是使用C語言調用卡爾曼濾波庫計算電池SOC的代碼示例：

#include 
#include “kalman.h”
int main()
{
// 初始化卡爾曼濾波器
kalman_state state;
kalman_init(&state, 1.0, 1.0, 1.0, 0.0);
// 輸入電池的電流和電壓
float current, voltage;
printf(“請輸入電池的電流和電壓（以空格分隔）：”);
scanf("%f %f", ¤t, &voltage);
// 使用卡爾曼濾波器計算電池SOC
float soc = kalman_update(&state, current, voltage);
printf(“電池的SOC為：%.2f%%”, soc);
return 0;
}

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審核編輯 黃宇