鋰電池組SOH估算的方法


1、放電實(shí)驗法
鋰電池組SOH估算使用放電實(shí)驗法是最簡(jiǎn)單的測量方法,對電池進(jìn)行放電,直至電池電壓接近截止電壓,則電池放出的電量與電池額定容量比值的百分比就是電池的SOH。但是放電實(shí)驗法的缺點(diǎn)也很明顯,該方法無(wú)法在線(xiàn)估計電池的SOH,并且由于需要對電池進(jìn)行大電流放電,對放電設備的規格要求很高,會(huì )增加實(shí)驗的成本,并且需要對設備進(jìn)行實(shí)時(shí)看護。若以0.1C的電流對電池進(jìn)行放電實(shí)驗,則需10小時(shí)的實(shí)驗,時(shí)間較長(cháng),同時(shí)進(jìn)行深度放電會(huì )對電池壽命造成影響。另一種放電實(shí)驗法是對電池進(jìn)行局部放電,局部放電的精度與電池的放電深度有關(guān)
2、電壓陡降法
在電池的使用初期,根據電池電壓在發(fā)生陡降時(shí)的特性來(lái)測量鋰電池組的SOH。在電池的老化過(guò)程中,由于電池內部物質(zhì)活性的降低,電阻變大,電池的容量和電池的陡降電壓都會(huì )發(fā)生變化,根據陡降電壓與SOH的關(guān)系來(lái)測量SOH。這種測量SOH的方法簡(jiǎn)單快速,但是不能夠進(jìn)行在線(xiàn)估計,并且需要恒定負載進(jìn)行放電實(shí)驗。
3、電阻折算法
電池的內阻與SOH存在一定的關(guān)系。SOH越低,電池內阻越大,通過(guò)檢測電壓、電流、溫度等數據,間接計算出電池的內阻值,然后根據SOH與電池內阻的關(guān)系計算求得SOH。但是電池的內阻在SOH變化范圍不大時(shí)變化不明顯,而當電池老化嚴重時(shí)電阻值的變化較大,因而該方法在SOH變化較小時(shí),測量的誤差會(huì )較大。
4、鋰電池組SOH估算的循環(huán)次數折算法
是一種根據電池的使用次數來(lái)估算電池壽命的方法,該方法將電池的壽命等效成循環(huán)使用次數。比如電池單次SOC的變化超過(guò)10%,則認為電池的循環(huán)次數加1,然后根據電池循環(huán)次數與SOH的關(guān)系求得電池的SOH。
5、鋰電池組SOH估算的阻抗分析法
阻抗分析法是當今最前沿的SOH測量方法。Feder和Hlavac提出了采用單一頻率的交流信號來(lái)測量電池的SOH,但是這種方法僅在SOH值較低時(shí)精度較好。隨后Champlin提出了DFIS(離散頻率導抗譜)技術(shù),這個(gè)方法是對電池輸入不同頻率的信號,對采集到的數據進(jìn)行分析來(lái)估算電池參數。
根據不同頻率的輸入電流測量得到電池的阻抗來(lái)估算電池的SOH,目前已經(jīng)應用在電動(dòng)汽車(chē)的SOH估計中,其估計的精度較好。
綜上所述,估算SOH的方法大致可以分為兩類(lèi),一類(lèi)是不基于模型的測量SOH的方法,如放電試驗法,循環(huán)次數折算法等,一類(lèi)是基于模型的SOH估計算法,如經(jīng)驗模型法,電阻折算法,阻抗分析法等。其中放電實(shí)驗法的測量SOH結果最為準確,但是深度放電會(huì )對影響電池的壽命;電阻折算法僅將電阻作為評價(jià)SOH的依據,但電池老化時(shí)電阻的變化范圍較小,因此該方法的誤差較大;經(jīng)驗模型法需要對電池進(jìn)行大量的實(shí)驗,繪制成Map圖,但是該方法有一定的局限性,針對不同的電池需要繪制不同的Map圖;阻抗分析法是目前最為前沿的方法,可以根據阻抗譜較為直觀(guān)的分析SOH的變化,但是該方法需要的成本較高,每臺設備約為5萬(wàn)美元。