技术与信息
电动汽车锂离子电池荷电状态估计方法探究
谢红明（天津金牛电源材料有限责任公司，天津300400）
摘要：科技的更新，时代的发展，锂离子电池作为更多设备的能量储备工具，然而在锂离子电池的整个系统中，电池核电状态（简称SOC）的估计方法在其中起着极其重要的作用，并且该值是一个最基本的参数。锂离子电池的准确荷电状态的估计不仅可以为使用设备提供可靠详细的信息，也有利于整个系统的充放电以及能量的控制均衡，因此研究锂离子电池的核电状态估计的方法探究极其重要。本文在目前锂离子电池的研究基础进行剖析，分析了锂离子电池的基本特性以及其工作原理和化学性质。运用常见的电池模型并且结合其工作原理，提出等效电池的模型。最后再综合分析估计算法的优缺点，并且在其基础上得到了更加科学的方法。
关键词：锂离子电池；荷电状态；估计方法；等效电路模型
1SOC的相关的定义介绍
SOC是state of charge的英文缩写，其含义为电池荷电的剩余状态，它是影响电池的工作状况最为重要的参数之一。在纯电动汽车的工作状态下，电池的剩余电量占整个电池容量的百分比。当SOC值达到100%
的时候说明电池充电已经达到了饱和的状态；当SOC值达到0%的时候说明对电池进行了放电，并且已经放到能量达到0的状态下。SOC值的计算公式如示所示，
ＳＯＣ＝Ｑｒｅｍ/Ｑｍａｘ*100%（1）
式中，Ｑｒｅｍ指的是电池的剩余电量；Ｑｍａｘ指的是电池以固定的电流放电的时候可以释放的最大的电量。
能够准确获取电池的SOC值，对于整个电动车系统来说是特别重要的。1）SOC值不仅是对电池均衡管理的重要依据，同时也可以使电池工作的设备提供靠谱和准确的信息；2）电池的SOC值可以反映锂离子电池的主要使用情况，可以进一步地了解电池目前所处放点或者充电的状态，可以对电池充电过度或者用电过度的现象进行有效的制止，已达到对电池原件的保护效果；3）通过了解电池的SOC值可以有效地加长电池的使用时间；4）锂离子电池的荷电状态还可以对电动车各个单体能量是否均衡进行估计。在电池的生产过程中，难免会因为电池的制造工艺或者其他不可控因素使电池的电阻产生改变，因此会导致电池充电的电量不均衡，当人们不知情对其继续充电时，可能会对电池造成不可逆转的破坏，因此只有对整个电池组的SOC值进行调节才能使整个电池组处于平衡的状态。目前我国对SOC值的估计的准确程度还不够完善，因此对SOC的研究刻不容缓。
2磷酸铁锂电池的工作原理
磷酸铁锂电池的正、负极材料分别由磷酸铁锂材料和石墨晶体，它的整体结构为橄榄石形状，根据相关知识得知其充放电反映的公式由式（3）、
（4）进行。锂离子充电时将正极的电子脱出并且移向负极，放电时则是将负极的电子嵌入到正极中。
充电：
ＬｉＦｅＰＯ４－ｘＬｉ＋－ｘｅ－→ｘＦｅＰＯ４＋（１－ｘ）ＬｉＦｅＰＯ４（3）
放电：
ＦｅＰＯ４＋ｘＬｉ＋＋ｘｅ－→ｘＬｉＦｅＰＯ４＋（１－ｘ）ＦｅＰＯ４（4）
锂离子电池进行充放电时，不论是正极材料的晶体结构还是负极材料的都没有进行改变，它的化学结构均未发生变化。3现有的ＳＯＣ估算方法
3.1电流积分法
电流计分法指的是通过进行对电流积分从而得到电池所冲入的电量以及所放出电量，如果使用这个方法就需要长时间监测以及记录电池的电量。电流I比上时间t的积分即指的是锂离子电池电量的变化值，可
以记为Q ch（如果电池进行放电时Q ch的数值为正值，如果电池在充电的时候Q ch的值即为负值）。如果锂离子电池当前所剩余的电量用Q r进行表示的话，锂离子电池目前所剩的电量与电量的变化值的差值，就是电池
在经历过充放电之后剩余的电量，因此目前电池的荷电状态就可以表示为示（4）
（4）
3.2开路电压法
电动车电池充电目前，电池生产商已经对不同温度下的SOC值与开路电压(OCV)
的对应关系表进行了广泛认可与接受。因为如果这个数据计算出来的话，从开路电压对SOC值进行推力就会变得异常容易与直接。Guiheen首先提出了SOC的关系与电流曲线斜率的估算方法，为了补充SOC-OCV表的准确效果和认可度。可是这种估算方法在现实中到与之匹配的客观条件是极其难的，这也就造成了估计值与真正的SOC值相差甚远。
3.3安时积分法
安时积分法对SOC值进行测量的公式是式（5）
式（5）
式中的ＳＯＣｋ指的是目前的核电状态，ＳＯＣｋ－１指的是上一时间的核电状态；η所指的是电池的充电效率，它对电池的电量有修正的作用。这种方法必须事先了解某一时间电池的SOC值，然后再对一定时间内电池的充放电的电荷的总值进行计算，两者进行叠加之后就是电池现在具有的荷电状态。如果将这种方法计算出来的值与实际SOC值进行比较可以知道，两者之间具有一定的误差，并且随着时间的延长，两者之间的误差逐渐变大，因此无法保证结果的稳定与可行性。在使用该方法时，其初始值很重要，因此对于自放电的问题这种方法不建
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技术与信息议使用，需要采用其他方法也能计算。
4锂离子电池的估计方法
综合了多种因素，本文利用了锂离子电池的初始SOC值以及安时积分进行更正。如果电池正在工作，就可以利用安时积分法对锂离子电池的SOC值进行计算，来获取它的动态变化情况。如果电池不工作的时候，就可以用ＯＣＶ－ＳＯＣ曲线修正SOC的初始值。这样就可以避免积累误差的出现。锂离子电池的充放电的效率特别高，因此，押队电量变化产生的影响可以暂时忽略。
因此锂离子电池的估算方法如下：1）在ｔ１～ｔ２的时间内，我们可以利用安时积分法对电池进行充放电的过程中对电量进行实时监测；2）对初始核电状态的SOC值进行估算：初始状态下，点吃的开路电压与SOC值的关系是稳定且单一的，有已知的开路电压值，再根据ＯＣＶ－ＳＯＣ曲线就可以知道开路电压下的SOC值，这个值就是电池初始状态下的SOC值；3）获取电池的OVC值：已知ＵＯ＝ＵＯＣＶ±ＵＲ±ＵＰ，然而又已知极化电压ＵＰ、外电压ＵＯ和欧姆压降ＵＲ的情况下，经过计算就可以得知电压ＵＯＣＶ。通过进行监测就可以知道电压ＵＯ，再对OVC值进行计算时，ＵＲ的值会对整个结果造成一定的影响，因此在计算前应该尽可能消除掉这个负面影响。当ＵＲ=0时，整个计算式是最准确的时候。在化学计算式中，无论什么反应都离不开分子的扩散，都与分子的扩繁速度有一定的关系。因此只有在经过一段时间之后，才能处于平衡状态，达到彻底稳定下来。如果电流为0，电池极化电压的情况
就有有所消退。4）选择ＳＯＣ初始值修正点：因为电池的SOC值与OCV曲线已经是固定的关系，所以，无论发生任何外界条件改变）例如温度、老化程度、电流等），对于锂离子电池的性能不会产生影响。
5结语
时代在变换，技术在发展，现在也更注重环保，越来越多的车辆都在使用锂离子电池，因此锂离子电池性能也需要跟着时代不断完善，它的估计方法也越来越多，准确度也得到了一定认可。本文中通过介绍硫酸锂电池的工作状态以及SOC值的含义，对现存的计算SOC值的方法进行分析以及优缺点和所适用条件。最后通过综合分析到了锂离子电池的荷电状态的估计方法。希望读者阅读过这篇文章之后可以对锂离子电池的工作状态以及健康监测等方面有所了解，从而使电动车有更长的寿命。
参考文献：
［1］高安同，张金，陈荣刚，等．锂离子池荷电状态估算及剩余寿命预测［J］.电源技术，2016，38（6）：1066－1068．［2］宋永华，阳岳希，胡泽春.电动汽车电池的现状及发展趋势［J］.电网技术，2018，20（4）：382-385．
［3］李腾，林成涛，陈全世.磷酸铁锂电池组成组过程的不一致性分析［J］.清华大学学报（自然科学版），2016，（7）：1001-1006.防砂管高效打捞技术研
究及应用
吴占关1陈全柱2童智燕1范鑫1（1.吐哈油田井下技术作业公司，新疆鄯善838200；2.玉门油田公司油田作业公司，甘肃玉门735200）
摘要：吐哈油田雁木西防砂管入井时间较长，打捞难度较大，造成防砂管打捞成功率不高，使得施工周期较长，为提高油田的采收率和资源利用率，提升油田开发整体效益，采用防砂管高效打捞技术对其打捞势在必行。本文通过防砂管打捞技术研究及应用，形成一套防砂管高效打捞技术，对防砂管打捞施工具有指导意义。
关键词：防砂管；打捞
目前砾石充填防砂工艺技术是在井筒内对准目的井段下入绕丝筛管或割缝管防砂管柱，通过充填形成均匀、密实、稳定的高渗透砾石滤砂屏障和防砂管滤砂屏障。防砂管的锈蚀破损失效或油井需要其它措施，都需要进行防砂管的打捞，以进行下步措施来恢复油井生产，提高开采效率。防砂管柱下入时间不同、井下环境不同，其腐蚀程度差别很大；地层出砂情况不同，防砂施工充填物和充填方式的不同，防砂管掩埋情况也不同。防砂管打捞施工，大修动力上修周期长、费用高，而小修动力打捞成功率低、周期长等，这些都制约了油井开采效率。吐哈油田雁木西防砂管入井时间较长，打捞难度较大，造成防砂管打捞成功率不高，使得施工周期较长，为提高油田的采收率和资源利用率，提升油田开发整体效益，
采用防砂管高效打捞
技术对其打捞势在必行。
1防砂管打捞施工难点
（1）防砂管腐蚀严重。
（2）切割防砂管操作难度大。
（3）捞获后倒扣操作难度大。
（4）防砂管打捞过程中鱼困难。
（5）人员和设备配套启动难度大。
2关键技术
（1）技术思路：根据井史分析防砂管腐蚀严重程度，进行防砂管打捞前期准备，设计加工防砂管打捞一体化、割捞一体化及组合式打捞工具，开展设备配套和人员操作培训，实施防砂管高效打捞技术在现场试验应用，总结优化施工参数，完善打捞技术提高操作水平，形成防砂管高效打捞技术体系。
（2）实施方案：验证套管通径，分析地层出砂原因，根据井况选择工具，采用套捞一体化、割捞一体化及组合式工具进行
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