锂电池剩余电量估算方法及应用研究综述

来源：电子测量技术杂志2024年第20期北京时间：

作者：崔相东，黄彦淇，邬小玫

单位：1.复旦大学信息科学与工程学院生物医学工程系 上海 200438; 2.复旦大学工程与应用技术研究院 上海 200433; 3.上海市医学图像处理与计算机辅助手术重点实验室(复旦)上海 200032; 4.复旦大学义乌研究院 金华 322000

摘要：为了全面展示锂电池剩余电量估算方法的研究进展，本文查阅了Web of science、知网、国家知识产权局等数据库中2013年以来的相关论文和专利，综述了锂电池剩余电量的主流估算方法。针对常用的直接估算的方法（安时积分法、开路电压法和阻抗表征）、基于等效电路模型的方法、基于电化学模型的方法和基于人工智能神经网络等的锂电池剩余电量估算方法，本文汇总了各方法的估计误差，结果为安时积分法的最大估计误差可达15%；开路电压法最大估计误差为12.4%；电化学阻抗谱法平均估计误差小于3.8%；卡尔曼滤波法的估计误差小于1%；粒子群滤波法的平均误差可小于1%；基于电化学模型的方法平均误差小于2%；基于神经网络的方法平均误差小于2%；多方法混合和多参量联合估计的方法最大误差小于5%，平均误差小于2.5%。结果表明，卡尔曼滤波法相较于直接估算的方法和其他基于模型的方法，精确度更高且更容易实现；基于神经网络的方法无需对电池模型进行分析即可获得较为准确的结果；多种方法混合使用和利用多种参量修正估算值的方法进一步提高了估算精度。本文还针对电动汽车以及植入式医疗电子设备对于剩余电量估算方法的需求，对比分析了各方法的估算精度、优点、难点及适用电池类型，阐明估算方法的具体应用方案，并展望估算方法在这两个领域的发展方向。本文可为相关领域的研究和从业人员提供全面、详实的锂电池剩余电量估算方法的研究现状及发展方向信息。

关键词：锂电池;SOC;电动汽车;植入式医疗电子设备

基金资助：国家重点研发计划（2023YFC2411903）项目资助