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鋰電池組SOH估算的方法

鋰電池組SOH估算的方法

1、放電實驗法

鋰電池組SOH估算使用放電實驗法是最簡單的測量方法,對電池進行放電,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。但是放電實驗法的缺點也很明顯,該方法無法在線估計電池的SOH,并且由于需要對電池進行大電流放電,對放電設備的規格要求很高,會增加實驗的成本,并且需要對設備進行實時看護。若以0.1C的電流對電池進行放電實驗,則需10小時的實驗,時間較長,同時進行深度放電會對電池壽命造成影響。另一種放電實驗法是對電池進行局部放電,局部放電的精度與電池的放電深度有關

2、電壓陡降法

在電池的使用初期,根據電池電壓在發生陡降時的特性來測量鋰電池組的SOH。在電池的老化過程中,由于電池內部物質活性的降低,電阻變大,電池的容量和電池的陡降電壓都會發生變化,根據陡降電壓與SOH的關系來測量SOH。這種測量SOH的方法簡單快速,但是不能夠進行在線估計,并且需要恒定負載進行放電實驗。

3、電阻折算法

電池的內阻與SOH存在一定的關系。SOH越低,電池內阻越大,通過檢測電壓、電流、溫度等數據,間接計算出電池的內阻值,然后根據SOH與電池內阻的關系計算求得SOH。但是電池的內阻在SOH變化范圍不大時變化不明顯,而當電池老化嚴重時電阻值的變化較大,因而該方法在SOH變化較小時,測量的誤差會較大。

4、鋰電池組SOH估算的循環次數折算法

是一種根據電池的使用次數來估算電池壽命的方法,該方法將電池的壽命等效成循環使用次數。比如電池單次SOC的變化超過10%,則認為電池的循環次數加1,然后根據電池循環次數與SOH的關系求得電池的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測量電池的SOH,但是這種方法僅在SOH值較低時精度較好。隨后Champlin提出了DFIS(離散頻率導抗譜)技術,這個方法是對電池輸入不同頻率的信號,對采集到的數據進行分析來估算電池參數。

根據不同頻率的輸入電流測量得到電池的阻抗來估算電池的SOH,目前已經應用在電動汽車的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,一類是不基于模型的測量SOH的方法,如放電試驗法,循環次數折算法等,一類是基于模型的SOH估計算法,如經驗模型法,電阻折算法,阻抗分析法等。其中放電實驗法的測量SOH結果最為準確,但是深度放電會對影響電池的壽命;電阻折算法僅將電阻作為評價SOH的依據,但電池老化時電阻的變化范圍較小,因此該方法的誤差較大;經驗模型法需要對電池進行大量的實驗,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5萬美元。

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