Was ist der Batterie-SOC?(Ladezustand) und SOH(Gesundheitszustand)?
SOC und SOH sind zwei wichtige Parameter einer Batterie. Sie hängen mit der Leistung und dem Zustand der Batterie zusammen.
Einfach gesagt, Der SOC ist das Verhältnis der verbleibenden Kapazität der Batterie zur maximalen Kapazität der Batterie, Hier wird die verbleibende Kapazität des Akkus angezeigt. SOH ist das Verhältnis der aktuellen Vollladeenergie der Batterie zur Vollladeenergie der brandneuen Batterie, welches verwendet wird, um den Alterungszustand der Batterie widerzuspiegeln.
Schauen wir uns die Bedeutung von SOC und SOH genauer an, Messmethoden, Faktoren, die sie beeinflussen, und andere Aspekte!
Inhaltsverzeichnis
Was ist der Batterie-SOC?(Ladezustand) ?
SOC steht für State of Charge. Es handelt sich um das Verhältnis der aktuellen Restkapazität der Batterie zur maximalen Kapazität, üblicherweise in Prozent ausgedrückt. 100% bedeutet, dass der Akku vollständig aufgeladen ist, während 0% bedeutet, dass die Batterie vollständig entladen ist. Zum Beispiel, Eine 100-Ah-Batterie hat einen SOC von 100% wenn es vollständig aufgeladen ist. Wann 30% der Batteriekapazität genutzt wird, Die Batterie hat 70% seiner verbleibenden Kapazität, und der SOC der Batterie ist 70% zu diesem Zeitpunkt.
Der SOC ist ein wichtiger Parameter zur Messung des Batterieleistungsstatus. Der SOC ermöglicht es Ihnen, den Akkustatus Ihres Geräts zu verstehen und es rechtzeitig aufzuladen, um ein Überladen und Tiefentladen zu vermeiden.
Der SOC einer Batterie berücksichtigt in der Regel auch die Alterung der Batterie. Wie oben gezeigt, wenn die Batterie brandneu ist, Es gibt keinen ungültigen roten Alterungsteil. Zu diesem Zeitpunkt entspricht die Nennkapazität der Batterie der maximalen Kapazität der Batterie. Zum Beispiel, Eine brandneue Batterie mit einer Nennkapazität von 100 Ah hat einen SOC von 100% wenn es vollständig aufgeladen ist, Das bedeutet, dass die Batterie eine Restkapazität von 100 Ah hat. 35% SOC bedeutet, dass die Batterie eine verbleibende Kapazität von 35 Ah hat.
Wenn der Akku längere Zeit verwendet wird, Der Alterungszustand tritt ein und der alternde Teil der Batterie speichert keinen Strom mehr. Zu diesem Zeitpunkt, Die maximale Kapazität der Batterie ist die Nennkapazität der Batterie abzüglich des alternden Teils der Leistung. Zum Beispiel, Eine Batterie mit einer Nennkapazität von 100 Ah ist nach der Alterung nicht mehr in der Lage, wie früher 100 Ah Strom zu speichern. Wenn der unwirksame Teil 10 Ah beträgt, Die Batterie kann maximal 90 Ah speichern. Zu diesem Zeitpunkt, Der Ladezustand einer voll geladenen Batterie beträgt immer noch 100%, aber die tatsächliche Batteriekapazität beträgt 90 Ah. wenn der SOC ist 70%, Die verbleibende Kapazität des Akkus ist die maximale Kapazität * 70%, d.h. 90Ah * 70% = 63ah.
Bedeutung des Batterie-SOC(Ladezustand)
SOC als einer der wichtigen Parameter der Batterie, Wenn Sie den SOC verstehen, können Sie den Zustand der Batterie besser verstehen, bessere Wartung und Nutzung der Batterie.
Durch die Überwachung des SoC kann die Batterienutzung optimiert werden, um eine Tiefentladung oder Überladung zu verhindern. Eine übermäßige Entladung eines Akkus kann zu einem dauerhaften Kapazitätsverlust führen, während eine Überladung zu einer beschleunigten Batteriealterung und sogar zu Sicherheitsproblemen führen kann. Indem Sie den SoC innerhalb der empfohlenen Grenzen halten, Benutzer können die Gesamtlebensdauer des Akkus verlängern und eine zuverlässige Leistung gewährleisten. Zum Beispiel, durch das Verständnis des SOC einer EV-Batterie, Benutzer können genau wissen, wie viel Strom sie noch in ihrem Elektrofahrzeug haben und wie viele Kilometer sie zeitnah noch zurücklegen können. Dies ermöglicht eine bessere Planung ihrer Reisen und trägt außerdem zur Maximierung der Batterieleistung bei, verhindern Schäden und sorgen für einen sicheren Betrieb.
Zusätzlich, wenn Lithium-Ionen-Batterien versendet werden, Der Hersteller legt den SOC gemäß den Anforderungen internationaler Transportorganisationen innerhalb eines bestimmten Bereichs fest. Dies ermöglicht einen sichereren Transport von Lithium-Ionen-Batterien.
So messen Sie den Batterie-SOC(Ladezustand)?
1. Coulomb-Zählung
Bei dieser Methode werden die Werte der in die und aus der Batterie fließenden Ströme gemessen und über die Zeit integriert, um den Ladezustand zu berechnen. Es ermöglicht eine direkte Messung der in die Batterie ein- und ausgehenden Ladung, wird jedoch durch Faktoren wie Temperatur und Selbstentladung beeinflusst.
2. Leerlaufspannung (OCV) Methode
Diese Methode nutzt zur Schätzung die Beziehung zwischen der Leerlaufspannung der Batterie und dem SOC. Der SOC wird durch Messung der Spannung der Batterie im unbeladenen Zustand ermittelt, und dann entsprechend der vorgegebenen Spannungs-SOC-Kurve. Jedoch, Verschiedene Batterietypen haben unterschiedliche chemische Zusammensetzungen und unterschiedliche Entladeleistungen. Zum Beispiel, LiFePO4- und NiMH-Akkus haben eine relativ flache Entladekurve, und die Spannungsmethode ist nicht effektiv.
3. Impedanzbasierter Ansatz
Dieser Ansatz basiert auf der internen Impedanz der Batterie, was je nach SOC variiert. Durch Messung der Impedanz der Batterie, Der SOC kann mithilfe komplexer Algorithmen und Modelle geschätzt werden.
4. Hybride Methoden
Einige Batteriemanagementsysteme (BMS) Kombinieren Sie mehrere Techniken, um genauere und zuverlässigere SOC-Werte bereitzustellen. Dies kann die Einschränkungen einzelner Methoden ausgleichen und eine umfassendere Bewertung des Ladezustands der Batterie ermöglichen.
Die Wahl der SOC-Messmethode hängt von der spezifischen Anwendung ab, die Zellchemie, und die erforderliche Genauigkeit und Zuverlässigkeit. In vielen Fällen, Um die beste SOC-Schätzung zu erhalten, ist eine Kombination dieser Techniken erforderlich.
Faktoren, die den Batterie-SOC beeinflussen(Ladezustand)
1. Entladungsrate
Die Entladerate einer Batterie beeinflusst ihren SOC; Eine höhere Entladerate führt dazu, dass die Batterie schneller entladen wird und der Ladezustand daher schneller sinkt.
2. Temperatur
Die Umgebungstemperatur kann einen Einfluss auf den Ladezustand einer Batterie haben. Extreme Temperaturen, sowohl hoch als auch niedrig, Dies verringert die Batteriekapazität und beeinträchtigt die Genauigkeit der SOC-Messungen.
3. Batteriechemie
Verschiedene Batterien haben unterschiedliche chemische Zusammensetzungen, wie Lithium-Ionen, Blei-Säure- oder Nickel-Metallhydrid-Batterien, und sie haben unterschiedliche Spannungs- und SOC-Kurven, All dies wirkt sich auf ihre SOC-Schätzung aus.
4. Altern
Faktoren wie die Zykluslebensdauer, Kalenderlebensdauer und Nutzungsmuster tragen alle zur Alterung der Batterie bei. Mit zunehmendem Alter der Batterien, ihre Gesamtkapazität nimmt ab, Dies wirkt sich auf die Genauigkeit der SOC-Berechnungen aus.
5. Selbstentladung
Auch bei Nichtgebrauch, Batterien können sich selbst entladen und allmählich ihre Ladung verlieren. Dies kann Auswirkungen auf den SOC haben, insbesondere wenn der Akku über einen längeren Zeitraum gelagert wird.
6. Meßgenauigkeit
Die Genauigkeit von SOC-Messtechniken kann durch Faktoren wie die Sensorgenauigkeit beeinflusst werden, Kalibrierung und Algorithmusleistung.
Was ist Batterie-SOH?(Gesundheitszustand)?
SOH steht für State of Health. Es ist das Verhältnis der Vollladeenergie der aktuellen Batterie zur Vollladeenergie einer brandneuen Batterie, und wird normalerweise als Prozentsatz ausgedrückt. 100% zeigt an, dass die Batterie in einwandfreiem Zustand ist, und niedrigere Prozentsätze weisen auf unterschiedliche Grade der Alterung hin. Zum Beispiel, Ein brandneuer Akku hat bei voller Ladung eine Kapazität von 200 Ah, und das SOH ist 100%. Nach einer Nutzungsdauer, die Kapazität des Akkus nimmt ab, und die Kapazität beträgt 180 Ah bei voller Ladung, dann beträgt der SOH 180/200*100 %= 90%.
SOH reagiert auf den Alterungszustand einer Batterie im Laufe der Zeit und des Gebrauchs. SOH bietet eine umfassendere Beurteilung des Gesamtzustands einer Batterie als SOC.
SOH hängt auch eng mit der Zyklenlebensdauer einer Batterie zusammen. Laut IEEE (Institut für Elektro- und Elektronikingenieure) Standards, Ein Akku sollte nach einer gewissen Zeit ausgetauscht werden, wenn die Kapazität des Akkus bei voller Aufladung weniger als beträgt 80% der Nennkapazität. daher, Batteriehersteller messen grundsätzlich die Zyklenlebensdauer einer Batterie bei 80 % SOH.
Bedeutung des Batterie-SOH(Gesundheitszustand)
Da eine Batterie altert, sein SOH-Wert nimmt ab, deutet auf einen Leistungsabfall hin. Durch Kenntnis des SOH-Wertes, Benutzer können den Gesundheitszustand der Batterie verfolgen und die verbleibende Lebensdauer der Batterie vorhersagen, damit die Batterie rechtzeitig ausgetauscht oder repariert werden kann, um unerwartete Ausfälle zu vermeiden.
Batteriemanagementsysteme (BMS) in Elektrofahrzeugen und Energiespeichersystemen nutzen SOH-Informationen, um Lade- und Entladeprotokolle zu optimieren, Balancieren Sie die Batterie, und verhindern Sie Überhitzung oder andere Sicherheitsprobleme. Dies trägt dazu bei, die Leistung der Batterie zu maximieren, seine Lebensdauer verlängern, und sorgen dafür, dass es sicher und zuverlässig funktioniert.
So messen Sie den Batterie-SOH(Gesundheitszustand)?
Die Messung des SOH basierend auf der Batteriekapazität ist praktisch und relativ einfach. Die aktuelle Kapazität der Batterie wird gemessen und mit der Original- oder Nennkapazität verglichen, um den SOH der Batterie zu bestimmen. Dies kann durch Lade-/Entladezyklen oder durch den Einsatz spezieller Testgeräte erreicht werden.
Einige Batteriemanagementsysteme umfassen eine Vielzahl von Technologien und Algorithmen, um eine genauere Bereitstellung zu ermöglichen, zuverlässige SOH-Werte und eine umfassendere Beurteilung des Batteriezustands.
Für genaue SOH-Messungen sind in der Regel spezielle Geräte erforderlich, regelmäßige Kalibrierung, und ein fundiertes Wissen über die Eigenschaften und das Verhalten von Batterien. In manchen Fällen, SOH-Werte müssen möglicherweise durch physische Inspektion oder zerstörende Tests überprüft werden, um die Zuverlässigkeit der Messung sicherzustellen.
Faktoren, die den SOH der Batterie beeinflussen(Gesundheitszustand)
1.Lebensdauer
Wie wir bereits erwähnt haben, Batteriehersteller messen grundsätzlich die Zyklenlebensdauer einer Batterie 80% seines SOH.
2. Kalenderleben
Auch bei Nichtgebrauch, Batterien altern aufgrund chemischer Reaktionen und anderer Faktoren. Also auch dann, wenn ein Akku nicht häufig genutzt wird, Es kommt zu einer Verschlechterung der Kalenderlebensdauer, was sich auf den SOH auswirkt.
3. Temperatur
Die Einwirkung hoher Temperaturen beschleunigt die Geschwindigkeit chemischer Reaktionen und physikalischer Veränderungen innerhalb der Batterie, Dies führt zu einer beschleunigten Alterung der Batterie. Umgekehrt, Niedrige Temperaturen können sich auch auf die Leistung und Lebensdauer des Akkus auswirken. daher, Die Temperatur beeinflusst den SOH der Batterie.
4. Entladungstiefe (DOD)
Die Entladetiefe einer Batterie beeinflusst ihren SOH. Häufige Tiefentladungen (d.h., Entladen der Batterie auf einen niedrigeren SOC) führen dazu, dass die Batterie schneller altert als bei Tiefentladungen.
5. Lade- und Entladeraten
Die Geschwindigkeit, mit der eine Batterie geladen und entladen wird, wirkt sich auch auf ihren SOH aus. Übermäßiges oder schnelles Laden/Entladen erzeugt Wärme, Dadurch werden die internen Komponenten der Batterie belastet, Dadurch wird der Batterieverfall beschleunigt.
6. Fertigungsqualität
Die Qualität des Batterieherstellungsprozesses, einschließlich der verwendeten Materialien und Montagetechniken, wirkt sich auch auf den SOH und die Zuverlässigkeit der Batterie aus.
Abschließend, Es ist wichtig, den SOC und SOH der Batterie zu kennen. Für Benutzer, Sie können den Status der Batterie erfassen und diese besser nutzen und warten. Für Hersteller, Sie können ihre Produkte und Technologien kontinuierlich aktualisieren, um leistungsstärkere Batterien herzustellen.
