一、行业背景
随着新能源汽车的普及,电池的安全问题和电池性能受到业内的广泛关注,电池健康度(State of Health,SOH)是用来衡量锂电池性能和寿命状态的重要指标,通常表示当前电池容量与新电池容量的比值,反映了电池在使用过程中的容量衰减情况。
100%代表电池完全健康,容量和性能都处于最佳状态。如果一个电池的SOH为80%,则表示该电池的可用容量相当于其初始设计容量的80%。电池的性能和续航能力已经显著下降,如果有必要应该及时更换。
二、如何避免电池健康度衰减
● 充放电循环次数:随着充放电循环次数的增加,锂电池的活性材料会逐渐老化,导致容量衰减和内阻增大,从而降低SOH。
● 充放电深度:深度充放电会加速电池老化,而浅充浅放有利于延长电池寿命,提高SOH。
● 电池工作温度:过高或过低的温度都会对锂电池的性能产生不利影响。高温会加速电池内部的化学反应,导致容量衰减和寿命缩短;低温则会降低电池的充放电性能。
● 充放电速率:快速充放电会使电池内部产生较大的热量和应力,加速电池老化,降低SOH;而慢速充放电则相对较为温和,对电池的损害较小。
三、电池容量测算
容量是由电芯的化学性质决定的,那么要怎样去判断电池容量衰减呢?我们可以通过其他方式来测算电池容量衰减程度。
整包容量测算:
新能源汽车电池铭牌(图3.1)上会有标称电压和电池容量,标称电压指电池包在正常工作中的电压值,单位福特(V);电池容量指的是在一定条件下(放电率、温度、终止电压等)电池放出的电量,单位安时(AH)。1AH表示电池以1A的电流放电时可以持续1小时。
图3.1 新能源汽车电池铭牌
已知电池包的标称电压和电池容量,可以计算出电池电量(单位:WH),电量代表电池组的储电能力,公式如下:
电池电量 = 标称电压 × 电池容量
图3.1电池组电压是367.7V ,电池容量是174AH,该电池组电量为:367.7*174=63979.9wh。
当电池在车上时,可以使用快充桩将汽车从0%SOC充电到100%SOC,实际充电电量和额定电量的比值就是电池实际容量和额定容量的比值,可以用这种方法估算整包容量衰减程度。
这样测算电池容量有两个弊端,一是估算数值不准,无法作为电池维修的标准依据;二是如果汽车如果从汽车上拆下来了,就不方便这样测算了。
针对已经从汽车上拆下来的整包电池,可以使用电池包充放电维护仪(图3.2)来测算电池整包容量。
图3.2 电池包充放电维护仪
整包充放电测试可以直观的展示出整包电池的真实容量:
我司设备可以设置流程参数,点击”添加“添加工作步骤,可将四个工步设置为一套参数,开启维护就可以自动完成容量测算的四步,十分便捷。
充放电累计容量可以在运行数据界面查看,还可以插入U盘将数据导出。
电池组容量测算:
电池组由多个单体电芯组成的,其标称电压和电池容量也和单体电芯的排列方式息息相关,串联增压,并联增容。
串联增压
串联增压:多个单体电芯串联,只增加电压,容量不变。例如:三个3.7V 30AH的电芯串联,电池组电压:3.7*3=11.1V,容量不变30AH,该电池组为电压为11.1V,容量为30AH。
并联增容
并联增容:多个单体电芯并联,只增加容量,电压不变。例如:三个3.7V 30AH的电芯并联,电池组容量:30*3=90AH,电压不变3.7V,该电池组为电压为3.7V,容量为90AH。
按照上述方法算出该电池组的标称电压和电池容量,可以使用模组充放电维护仪(图3.3)来测算电池组容量。
图3.3 模组充放电维护仪
第一步,将电池组充电到截止电压(电芯个数×单体最高截止电压);
第二步,静止10min;
第三步,将电池组放电到截止电压(电芯个数×单体最低截止电压);
第四步,将电池组充电到截止电压;
将满充满放累计容量与电池组实际容量对比,判断电池组容量衰减程度。
单体电池容量测算:
已知单体电芯的类型和电池容量,可以使用单体充放电维护仪(图3.4)来测算单体电池容量。
图3.4 单体充放电维护仪
第一步,将单体电池充电到截止电压;
第二步,静止10min;
第三步,将单体电池放电到截止电压;
第四步,将单体电池充电到截止电压;
将满充满放累计容量与单体电池实际容量对比,判断该单体电池容量衰减程度。
还可以使用直流阻抗测试仪(图3.5)估算单体电池的容量衰减,锂电池的内阻大小会随着使用的次数和工作时间增加,电池内阻通常在新状态下低于20毫欧。使用超过300次循环之后内阻会上升至30毫欧以上,此时电池容量就欠佳了。
图3.5 直流阻抗测试仪