新能源汽车电池SOH 计算方案.ppt

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1、电动汽车SOH综述SOH的定义SOC与SOH的关系SOH的测量方法综述电压曲线拟合法估算动力电池的SOHSOH的定义SOH的定义由于电池长期使用必然发生老化或劣化，因而必须估计电池的健康状况(State-of-Health,SOH)，也称为寿命状态，也有的称为老化情况、劣化程度或者落后电池，文献中叫法不一，但表达的意思基本上是一样的。电池SOH的标准定义是在标准条件下动力电池从充满状态以一定倍率放电到截止电压所放出的容量与其所对应的标称容量的比值，该比值是电池健康状况的一种反映。该定义适合描述纯电动汽车的健康状况，因为纯电动汽车应用基本上是全充全放，每个充放电循环后便于相互比较。简单来讲，

2、也就是电池使用一段时间后某些直接可测或间接计算得到的性能参数的实际值与标称值的比值，用来判断电池健康状况下降后的状态，衡量电池的健康程度，其实际表现在电池内部某些参数(如内阻、容量等)的变化上。根据电池特征量定义电池健康状状况的方法如下:SOH的定义(1)从电池剩余电量的角度定义SOH:其中,为电池当前可用的最大电量，为电池未使用时的最大电量。(2)从电池(能量释放)启动功率的角度定义SOH:其中，为电池实时放出的启动功率，为1OO%SOC时所预测的电池放出的启动功率，为电动汽车需要的最小启动功率。SOH的定义(3)从电池容量的角度定义SOH:(4)从电池内阻的角度定义SOH:其中，为电池

3、寿命终结时的电池内阻，为电池出厂时的内电阻,R为电池当前状态下的内阻。其中，为测量容量，为电池标称容量。SOC与SOH的关系一般情况下，SOC描述的是电流参数的短期变化，SOH描述的是长期变化。SOH的测量不需要连续进行，对多数情况只要定期测量就够了，测量的周期取决于不同应用。SOH测量外推法可以预测电池的寿命，但是，也会突发电池故障，是难以预料的。为了测定电池的健康状态，必须知道实际的SOC，或者必须在相同的SOC下测量SOH.SOH的测量方法综述SOH以百分比的形式表现了当前电池的容量能力，对一块新的电池来说，其SOH值一般是大于100%的，随着电池的使用，电池在不断老化，SOH逐渐降

4、低，在IEEE标准1188-1996中有明确规定，当动力电池的容量能力下降到80%时，即SOH小于80%时，就应该更换电池。目前有以下几种SOH估算的方法：(1)直接放电法:想要知道电池的SOH最直接的方法是让单体电池实际放电一次，测试放出的电量。目前利用负载对单体电池SOH评价是业内唯一公认的可靠方法。但这种方法也存在一些缺点:需要离线测试电池的SOH，这对车用动力电池来说实现困难;测试负载较笨重，操作不方便;若用O.1C倍率放电，放电过程大概需要10个小时，测试时间太长。SOH的测量方法综述(2)内阻法:主要是通过建立内阻与SOH之间的关系来估算SOH，大量论文都己说明了电池内阻和SO

5、H之间存在确定的对应关系，可以简单的描述为:随电池使用时间的增长，电池内阻在增加，将影响电池容量，从而可以估算SOH。上海同济大学做过类似研究，认为SOH与内阻是对应变化的，对SOH进行了如下重新定义:其中，代表电池当前的欧姆内阻，代表电池出厂时的欧姆内阻，代表当电池容量下降到80%时电池的内阻。此时，SOH分布在0-100%之间，一块新电池的SOH为100%，报废电池的SOH为0。SOH的测量方法综述这种方法也存在一些缺点:经研究当电池容量下降了原来的25%或30%后，电池内阻才会有较明显的变化，而标准中规定当电池容量下降到80%时电池就应该被更换，所以想要通过这种方法实时估算电池的SO

6、H难度较大，而且电池内阻很小，一般是毫欧级，属于小信号，要想准确测量电池内阻也比较困难。目前这种方法还没有得到实际的应用。(3)电化学阻抗分析:它是一种较复杂的方法，其主要思想是向电池施加多个正弦信号，这些信号的频率是不同的，然后运用模糊理论对己采集到的数据信息分析，预测电池的当前性能。用此方法之前，需要做大量的数据采集与分析，以获取此款电池的特性，而且还需要较扎实的关于阻抗及阻抗谱的理论知识，除此之外造价也较为昂贵。SOH的测量方法综述(4)模型法:这种方法的主要思想是分析电池内部所发生的化学反应，以此为基础建立电池的模型，用此模型来计算电池容量的衰减，来得出电池的SOH。当量子力学这一

7、学说应用到化学动力学之后，化学反应这一微观过程有了新的论证，从而形成了过渡状态理论，如艾林方程:其中，M表示电池容量的衰减量;t表示电池的使用时间，在动力电池系统中可以用充放电的循环次数来表征;表示活化焓;表示活化嫡;h表示普朗克常数;K表示波尔兹曼常数;R表示摩尔气体常数;表示标准浓度。SOH的测量方法综述这种方法需要认真分析电池内部化学反应，并知道电池一些固有参数，如活化烩，活化嫡等，而且运用之前也需要做大量关于电池