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锂电池组SOH估算的方法

锂电池组SOH估算的方法

1、放电实验法

锂电池组SOH估算使用放电实验法是最简单的测量方法,对电池进行放电,直至电池电压接近截止电压,则电池放出的电量与电池额定容量比值的百分比就是电池的SOH。但是放电实验法的缺点也很明显,该方法无法在线估计电池的SOH,并且由于需要对电池进行大电流放电,对放电设备的规格要求很高,会增加实验的成本,并且需要对设备进行实时看护。若以0.1C的电流对电池进行放电实验,则需10小时的实验,时间较长,同时进行深度放电会对电池寿命造成影响。另一种放电实验法是对电池进行局部放电,局部放电的精度与电池的放电深度有关

2、电压陡降法

在电池的使用初期,根据电池电压在发生陡降时的特性来测量锂电池组的SOH。在电池的老化过程中,由于电池内部物质活性的降低,电阻变大,电池的容量和电池的陡降电压都会发生变化,根据陡降电压与SOH的关系来测量SOH。这种测量SOH的方法简单快速,但是不能够进行在线估计,并且需要恒定负载进行放电实验。

3、电阻折算法

电池的内阻与SOH存在一定的关系。SOH越低,电池内阻越大,通过检测电压、电流、温度等数据,间接计算出电池的内阻值,然后根据SOH与电池内阻的关系计算求得SOH。但是电池的内阻在SOH变化范围不大时变化不明显,而当电池老化严重时电阻值的变化较大,因而该方法在SOH变化较小时,测量的误差会较大。

4、锂电池组SOH估算的循环次数折算法

是一种根据电池的使用次数来估算电池寿命的方法,该方法将电池的寿命等效成循环使用次数。比如电池单次SOC的变化超过10%,则认为电池的循环次数加1,然后根据电池循环次数与SOH的关系求得电池的SOH。

5、锂电池组SOH估算的阻抗分析法

阻抗分析法是当今最前沿的SOH测量方法。Feder和Hlavac提出了采用单一频率的交流信号来测量电池的SOH,但是这种方法仅在SOH值较低时精度较好。随后Champlin提出了DFIS(离散频率导抗谱)技术,这个方法是对电池输入不同频率的信号,对采集到的数据进行分析来估算电池参数。

根据不同频率的输入电流测量得到电池的阻抗来估算电池的SOH,目前已经应用在电动汽车的SOH估计中,其估计的精度较好。

综上所述,估算SOH的方法大致可以分为两类,一类是不基于模型的测量SOH的方法,如放电试验法,循环次数折算法等,一类是基于模型的SOH估计算法,如经验模型法,电阻折算法,阻抗分析法等。其中放电实验法的测量SOH结果最为准确,但是深度放电会对影响电池的寿命;电阻折算法仅将电阻作为评价SOH的依据,但电池老化时电阻的变化范围较小,因此该方法的误差较大;经验模型法需要对电池进行大量的实验,绘制成Map图,但是该方法有一定的局限性,针对不同的电池需要绘制不同的Map图;阻抗分析法是目前最为前沿的方法,可以根据阻抗谱较为直观的分析SOH的变化,但是该方法需要的成本较高,每台设备约为5万美金。

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