【第一電動(dòng)網(wǎng)】（特約作者 張抗抗）為什么電動(dòng)汽車電池不能精確顯示剩余電量？這里說的是電動(dòng)車鉛蓄電池電量的顯示不“精確”，而非不“準(zhǔn)確”。舉例來說：如果實(shí)際電量為50%，估計(jì)出的結(jié)果A為 45%~55%，估計(jì)結(jié)果B為54%~56%。那么顯然，結(jié)果A是“準(zhǔn)確”的而非“精確”的；而結(jié)果B是“精確”的但并不“準(zhǔn)確”。

回到原問題，那么，為什么電動(dòng)車動(dòng)力電池(包括鋰電池與鉛蓄電池)顯示的不“精確”呢？那是因?yàn)殡妱?dòng)汽車動(dòng)力電池的電量(一般稱為SOC, state of charge)估計(jì)比手機(jī)要困難得多，很難估計(jì)得“精確”。

之所以困難得多，涉及的因素很多，例如：

1. 電動(dòng)汽車的使用工況比手機(jī)復(fù)雜得多，有大功率放電(加速，爬坡)，有小功率放電(中小車速巡航)，甚至有充電(制動(dòng)能量回饋)。

2. 電動(dòng)汽車的使用環(huán)境比手機(jī)要惡劣，低溫、高溫、潮濕等都會(huì)影響SOC估計(jì)的難度。即使是手機(jī)或ipad的電池，在低溫下放置一段時(shí)間再使用，其電量估計(jì)也會(huì)有問題。

3. 電動(dòng)汽車動(dòng)力電池是電池組(battery pack)，而手機(jī)為單體電池(battery cell)。電池組的電量定義就是一個(gè)復(fù)雜的命題，舉個(gè)簡單的例子：由n個(gè)單體電池組成的電池組，當(dāng)某一個(gè)狀態(tài)不佳的電池放空時(shí)，整個(gè)電池組就放不出電量，就為0了。而實(shí)際上，電池組的其它n-1節(jié)單體電池還是有電的。

綜上，是因?yàn)殡妱?dòng)汽車動(dòng)力電池的電量估計(jì)難度較大，所以不得不顯示得不“精確”。如果哪天某個(gè)電動(dòng)汽車像手機(jī)一樣，以百分比的形式顯示得非常精確，那司機(jī)也不要輕信，那個(gè)不太靠譜的。

當(dāng)然，隨著技術(shù)的進(jìn)步，將來有一天，電動(dòng)汽車的剩余電量也是有可能估計(jì)得非常靠譜的。

以上從重點(diǎn)的幾個(gè)方面，闡述了為什么電動(dòng)汽車的剩余電量估計(jì)比手機(jī)要難得多。下面，從更深入的角度補(bǔ)充幾點(diǎn)：

常用SOC(剩余電量)估計(jì)方法：

首先舉一個(gè)大家較為熟悉的例子: GPS定位。目前，以手機(jī)為載體的GPS定位已經(jīng)相當(dāng)精確，可以到米的數(shù)量級(jí)。而對于導(dǎo)彈來說，這樣的定位還不夠，有兩點(diǎn)不足：一不夠精確，二不夠?qū)崟r(shí)(就是說需要幾秒鐘才能定位成功)。因此，導(dǎo)彈上有另外一套系統(tǒng)作為補(bǔ)充：陀螺儀(又稱加速度優(yōu)傳感器)。

與衛(wèi)星GPS定位相比，陀螺儀的特性是完全互補(bǔ)的——非常精確(至少到mm數(shù)量級(jí))且實(shí)時(shí)，但存在一個(gè)問題，就是誤差是累加的。打個(gè)比方，蒙上一個(gè)人的眼睛讓他走直線，前幾十米可能看不出來，走幾千米，方向轉(zhuǎn)了180度也是可能的。

有沒有一種方法讓衛(wèi)星GPS定位與陀螺儀進(jìn)行“信息融合”，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)，從而得到“最精確、最準(zhǔn)確”的定位呢？答案是有的，就是卡爾曼濾波算法——OK，到此為止，不再深入。

這個(gè)例子與電池SOC估計(jì)有什么聯(lián)系呢？常用的SOC估計(jì)方法也是兩種：

第一種叫做開路電壓法——根據(jù)電池的開路電壓(狀態(tài)量)，來估計(jì)電池的狀態(tài)。這很容易理解，剛充滿的電池電壓高，放光電的電池電壓低，電量與電壓是存在對應(yīng)關(guān)系的。這種方法可類比為衛(wèi)星GPS定位——無累積誤差(因?yàn)槭歉鶕?jù)狀態(tài)量進(jìn)行判斷)，但精度低(受各種因素影響，之前的回答已經(jīng)解釋)。

第二種叫安時(shí)積分法——根據(jù)電池的電壓積分(流量)來估計(jì)電池的狀態(tài)。打個(gè)比方，給電池充進(jìn)去100度電，通過測量每一時(shí)刻的電流再累加起來算出來放出了50度，那么剩下的電量，就是50度。這種方法可以類比為陀螺儀——精度高(瞬時(shí)測量的精度不只1%，0.1%的電表也很廉價(jià)且常見了)但有累積誤差。此外，即便是電流表是“上帝牌”的，完完全全地精確，那安時(shí)積分法也是離不開開路電壓法的，為什么呢？因?yàn)殡姵乇旧淼男再|(zhì)是會(huì)衰退的，是會(huì)變化的。

學(xué)術(shù)上，或者某些先進(jìn)的汽車公司中，通過卡爾曼濾波算法，將開路電壓法與安時(shí)積分法結(jié)合起來，以求得到“最精確”的SOC估計(jì)，但也常常會(huì)犯錯(cuò)，原因就是對電池本身多變的演化性質(zhì)認(rèn)識(shí)不夠深入。

而國內(nèi)汽車企業(yè)所開發(fā)的電動(dòng)汽車，一般是將開路電壓法與安時(shí)積分法分開來用：在車輛靜置足夠時(shí)間后(例如早上剛打開汽車)，用開路電壓法來估計(jì)出發(fā)時(shí)的電量，記為SOC_start。待車開起來后，電池狀態(tài)變得復(fù)雜、開路電壓法不再生效，再由安時(shí)積分法，以SOC_start 為基準(zhǔn)來估計(jì)當(dāng)時(shí)電量。

使電動(dòng)汽車的SOC變得困難的主要因素，還是在于電池組本身性質(zhì)建模之難?；蛘撸瑩Q句話說吧，能使電動(dòng)汽車的SOC估計(jì)變得越來越精確的研究領(lǐng)域中，電池單體及電池組的性質(zhì)是重點(diǎn)方向，而改進(jìn)電表精度并不是研究方向——現(xiàn)在已經(jīng)足夠精確了，再精確也用處不大了。

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