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锂电池状态包括哪些?..

锂电池状态包括哪些?锂电池各种状态之间有什么关系?
2020-05-18

锂电池的老化是一个长期渐变的过程,电池的健康状态受温度、电流倍率、截止电压等多种因素影响。目前锂电池健康状态的研究和建模分析等已有一定成果,相关的研究包括锂电池退化机理与老化因素分析、锂电池的健康管理、锂电池状态监测与估计、锂电池寿命预测等。


一、锂电池状态包括哪些?


锂电池状态包括电池温度、SOC(荷电状态估计)、SOH(健康状态估计)、SOS(安全状态估计)、SOF(功能状态估计)及SOE(可用能量状态估计)。


锂电池理想状态:锂电环境温度在20℃左右较为合适,此时电池放电充电性能均能最大化。


如果要长时间闲置电池,一定要充到40%左右再闲置;因为这样,所以电池出厂时,电池厂基本上都是充到40%再出厂的;闲置的电池温度越低,老化越慢,但不要低于-40℃。


二、锂电池各种状态之间的关系


锂电池温度估计是其他状态估计的基础,SOC估计受到SOH的影响,SOF是由SOC、SOH、SOS以及电池温度共同确定的,SOE则与SOC、SOH、电池温度、未来工况有关。锂电池的荷电状态、能量状态、剩余使用能量、健康状态都是电池的隐形状态,不能由测量设备直接获取。


温度对电池性能影响较大,目前一般只能测得电池表面温度,而电池内部温度需要使用热模型进行估计;锂电池适宜的工作温度为15~35℃,而电动汽车的实际工作温度为-30~50℃,因此必须对电池进行热管理,低温时需要加热,高温时需要冷却。


锂电池SOH是电池管理系统中最重要的参数之一,精确掌握电池组SOH可以为其自身的检测与诊断提供依据,有助于及时了解电池组各单体电池的健康状态,及时更换老化的单体电池,提高电池组的整体寿命,进一步提高电动车的动力性能。


锂电池SOH表征当前电池相对于新电池存储电能的能力,以百分比的形式表示电池从寿命开始到寿命结束期间所处的状态,用来定量描述当前电池的性能状态;锂电池的性能指标较多,国内外对SOH有多种定义,概念上缺乏统一,目前SOH的定义主要体现在容量、电量、内阻、循环次数和峰值功率等几个方面。


锂电池SOC设计了针对动力电池的荷电状态估计观测器,利用测得电流和电压值分别作为观测器的输入和观测值,结合双自适应衰减扩展卡尔曼滤波估计出观测器中的电池荷电状态。


锂电池能量状态SOE表示电池当前条件下可释放的能量与电池最大可用能量的比值,是反映电池能量使用情况的重要指标。电池SOE的估计方法不同于SOC,不仅受电池负载电流的影响,还和电池端电压相关。在锂电池使用过程中,当电池温度和电池充放电倍率变化时,电池的放电率会随之改变并影响电池的SOE。


对于电动汽车而言,SOF可以被定义为某一特定时刻,电池组可以提供给电机等各种电气负载的功率,可以简单地认为,SOF是SOC及温度的函数。实际上,对于很多电动汽车的动力系统来说,BMS不仅要估算特定时刻电池组对外输出的功率SoF,还要提供电池组允许充电的最大功率SoF2。


以上就就是锂电池状态和锂电池各种状态之间的关系,在讨论SOC、SOH、SOF的核心算法时,不应孤立地考虑某一个问题,因为各个状态之间是互相依赖,互为因果的。




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