Cos'è il SOC della batteria(Stato di carica) e SOH(Stato di salute)?
SOC e SOH sono due parametri importanti di una batteria. Sono legati alle prestazioni e allo stato della batteria.
In poche parole, SOC è il rapporto tra la capacità rimanente della batteria e la capacità massima della batteria, che viene utilizzato per riflettere la capacità rimanente della batteria. SOH è il rapporto tra l'energia di carica completa attuale della batteria e l'energia di carica completa della batteria nuova, che viene utilizzato per riflettere lo stato di invecchiamento della batteria.
Diamo uno sguardo più da vicino al significato di SOC e SOH, metodi di misurazione, fattori che li influenzano, e altri aspetti!
Sommario
Cos'è il SOC della batteria(Stato di carica) ?
SOC sta per Stato di carica. È il rapporto tra la capacità rimanente attuale della batteria e la sua capacità massima, solitamente espresso in percentuale. 100% significa che la batteria è completamente carica, Mentre 0% significa che la batteria è completamente scarica. Per esempio, una batteria da 100Ah ha un SOC di 100% quando è completamente carico. Quando 30% viene utilizzata la capacità della batteria, la batteria ha 70% della sua capacità rimanente, e il SOC della batteria lo è 70% in questo momento.
Il SOC è un parametro importante per misurare lo stato di carica della batteria. Il SOC ti consente di comprendere lo stato della batteria del tuo dispositivo e caricarlo in tempo per evitare sovraccarichi e scarichi eccessivi.
Il SOC di una batteria tiene solitamente conto anche dell'invecchiamento della batteria. Come mostrato sopra, quando la batteria è nuova di zecca, non è presente alcuna parte non valida invecchiata in rosso. In questo momento la capacità nominale della batteria è la capacità massima della batteria. Per esempio, una batteria nuova di zecca con una capacità nominale di 100 Ah ha un SOC di 100% quando è completamente carico, ciò significa che la batteria ha una capacità residua di 100 Ah. 35% SOC significa che la batteria ha una capacità residua di 35 Ah.
Quando la batteria viene utilizzata per un periodo di tempo, si verifica la condizione di invecchiamento e la parte invecchiata della batteria non immagazzina più energia. In questo momento, la capacità massima della batteria è la capacità nominale della batteria meno la parte di potenza che invecchia. Per esempio, una batteria con una capacità nominale di 100 Ah non è più in grado di immagazzinare 100 Ah di potenza come prima dopo l'invecchiamento. Se la porzione inefficace è 10ah, la batteria può immagazzinare solo un massimo di 90 Ah. In questo momento, il SOC di una batteria completamente carica è fermo 100%, ma la capacità effettiva della batteria è 90 Ah. quando il SOC è 70%, la capacità rimanente della batteria è la capacità massima * 70%, i.e. 90ah * 70% = 63ah.
Importanza del SOC della batteria(Stato di carica)
SOC come uno dei parametri importanti della batteria, comprendere il SOC può comprendere meglio lo stato della batteria, migliore manutenzione e utilizzo della batteria.
Il monitoraggio del SoC può ottimizzare l'utilizzo della batteria per evitare scaricamenti eccessivi o sovraccarichi. Scaricare eccessivamente una batteria può comportare una perdita permanente di capacità, mentre il sovraccarico può portare a un invecchiamento accelerato della batteria e persino a problemi di sicurezza. Mantenendo il SoC entro i limiti consigliati, gli utenti possono prolungare la durata complessiva della batteria e garantire prestazioni affidabili. Per esempio, comprendendo il SOC di una batteria per veicoli elettrici, gli utenti possono sapere esattamente quanta energia hanno lasciato nel loro veicolo elettrico e quanti chilometri possono continuare a utilizzare in modo tempestivo. Ciò consente una migliore pianificazione dei propri viaggi e aiuta anche a massimizzare le prestazioni della batteria, prevenire danni e garantire un funzionamento sicuro.
Inoltre, quando vengono spedite le batterie agli ioni di litio, il produttore imposta il SOC entro un determinato intervallo in base ai requisiti delle organizzazioni di trasporto internazionali. Ciò consente un trasporto più sicuro delle batterie agli ioni di litio.
Come misurare il SOC della batteria(Stato di carica)?
1. Conteggio di Coulomb
Questo metodo prevede la misurazione dei valori delle correnti che entrano ed escono dalla batteria e la loro integrazione nel tempo per calcolare il SOC. Consente una misurazione diretta della carica in entrata e in uscita dalla batteria, ma è influenzato da fattori quali la temperatura e l'autoscarica.
2. Tensione a circuito aperto (OCV) Metodo
Questo metodo utilizza la relazione tra la tensione a circuito aperto della batteria e il SOC per la stima. Il SOC viene determinato misurando la tensione della batteria quando non è caricata, e poi secondo la curva tensione-SOC predeterminata. Tuttavia, diversi tipi di batterie hanno composizioni chimiche diverse e prestazioni di scarica diverse. Per esempio, Le batterie LiFePO4 e Nimh hanno una curva di scarica relativamente piatta, e il metodo della tensione non è efficace.
3. Approccio basato sull'impedenza
Questo approccio si basa sull'impedenza interna della batteria, che varia con il SOC. Misurando l'impedenza della batteria, il SOC può essere stimato utilizzando algoritmi e modelli complessi.
4. Metodi ibridi
Alcuni sistemi di gestione della batteria (BMS) combinare più tecniche per fornire valori SOC più accurati e affidabili. Ciò può compensare le limitazioni dei singoli metodi e fornire una valutazione più completa del SOC della batteria.
La scelta del metodo di misurazione del SOC dipende dall'applicazione specifica, la chimica cellulare, e la precisione e l'affidabilità richieste. In molti casi, è necessaria una combinazione di queste tecniche per ottenere la migliore stima del SOC.
Fattori che influenzano il SOC della batteria(Stato di carica)
1. Tasso di scarico
La velocità di scarica di una batteria influisce sul suo SOC; una velocità di scarica più elevata fa sì che la batteria si esaurisca più velocemente e quindi il SOC diminuisca più velocemente.
2. Temperatura
La temperatura ambiente può avere un effetto sul SOC di una batteria. Temperature estreme, sia alti che bassi, ridurre la capacità della batteria e influenzare la precisione delle misurazioni SOC.
3. Chimica della batteria
Diverse batterie hanno diverse composizioni chimiche, come gli ioni di litio, batterie al piombo o al nichel-metallo idruro, e hanno curve diverse di tensione e SOC, tutto ciò influenza la loro stima del SOC.
4. Invecchiamento
Fattori come il ciclo di vita, la durata del calendario e le modalità di utilizzo contribuiscono all'invecchiamento della batteria. Man mano che le batterie invecchiano, la loro capacità totale diminuisce, che influisce sulla precisione dei calcoli SOC.
5. Autoscarica
Anche quando non in uso, le batterie possono scaricarsi automaticamente e perdere gradualmente la carica. Ciò può avere un impatto sul SOC, soprattutto se la batteria viene conservata per un lungo periodo di tempo.
6. Accuratezza di misurazione
L'accuratezza delle tecniche di misurazione SOC può essere influenzata da fattori quali l'accuratezza del sensore, calibrazione e prestazioni dell'algoritmo.
Cos'è la batteria SOH(Stato di salute)?
SOH sta per Stato di Salute. È il rapporto tra l’energia di carica completa della batteria attuale e l’energia di carica completa di una batteria nuova di zecca, ed è solitamente espresso in percentuale. 100% indica che la batteria è in perfette condizioni, e percentuali inferiori indicano vari gradi di invecchiamento. Per esempio, una batteria nuova ha una capacità di 200 Ah quando è completamente carica, e il SOH lo è 100%. Dopo un periodo di utilizzo, la capacità della batteria diminuisce, e la capacità è di 180 Ah quando è completamente carica, allora il SOH è 180/200*100%= 90%.
L'SOH reagisce allo stato di invecchiamento della batteria nel tempo e nell'utilizzo. Il SOH fornisce una valutazione più completa delle condizioni generali di una batteria rispetto al SOC.
L'SOH è anche strettamente correlato al ciclo di vita di una batteria. Secondo l'IEEE (Istituto degli ingegneri elettrici ed elettronici) standard, una batteria deve essere sostituita dopo un periodo di tempo in cui la capacità della batteria completamente carica è inferiore a 80% della capacità nominale. Perciò, i produttori di batterie misurano sostanzialmente la durata del ciclo di una batteria al suo 80% di SOH.
Importanza della batteria SOH(Stato di salute)
Man mano che la batteria invecchia, il suo valore SOH diminuisce, indicando un calo delle prestazioni. Conoscendo il valore SOH, gli utenti possono tenere traccia dello stato di salute della batteria e prevederne la durata residua, in modo che la batteria possa essere sostituita o riparata in modo tempestivo per evitare guasti imprevisti.
Sistemi di gestione della batteria (BMS) nei veicoli elettrici e nei sistemi di accumulo dell'energia utilizzano le informazioni SOH per ottimizzare i protocolli di carica e scarica, bilanciare la batteria, e prevenire il surriscaldamento o altri problemi di sicurezza. Ciò aiuta a massimizzare le prestazioni della batteria, prolungarne la vita, e garantire che funzioni in modo sicuro e affidabile.
Come misurare il SOH della batteria(Stato di salute)?
Misurare l’SOH in base alla capacità della batteria è operativo e relativamente semplice. La capacità attuale della batteria viene misurata e confrontata con la capacità originale o nominale per determinare l'SOH della batteria. Ciò può essere ottenuto mediante cicli di carica/scarica o utilizzando apparecchiature di test specializzate.
Alcuni sistemi di gestione della batteria incorporano una varietà di tecnologie e algoritmi per fornire prestazioni più precise, valori SOH affidabili e una valutazione più completa dello stato di salute della batteria.
Misurazioni accurate di SOH in genere richiedono apparecchiature specializzate, calibrazione regolare, e una conoscenza approfondita delle caratteristiche e del comportamento della batteria. In alcuni casi, Potrebbe essere necessario verificare i valori di SOH mediante ispezione fisica o test distruttivi per garantire l'affidabilità della misurazione.
Fattori che influenzano l'SOH della batteria(Stato di salute)
1.Ciclo di vita
Come abbiamo accennato in precedenza, i produttori di batterie misurano sostanzialmente il ciclo di vita di una batteria 80% del suo SOH.
2. Vita da calendario
Anche quando non in uso, le batterie invecchiano a causa di reazioni chimiche e altri fattori. Quindi, anche se la batteria non viene utilizzata frequentemente, sperimenterà il degrado della vita del calendario, che influenzerà il suo SOH.
3. Temperatura
L'esposizione alle alte temperature accelera la velocità delle reazioni chimiche e dei cambiamenti fisici all'interno della batteria, portando ad un invecchiamento accelerato della batteria. al contrario, anche le basse temperature possono influire sulle prestazioni e sulla durata della batteria. Perciò, la temperatura influisce sull'SOH della batteria.
4. Profondità di scarica (DOD)
La profondità di scarica di una batteria influisce sul suo SOH. Scariche profonde frequenti (i.e., scaricando la batteria a un SOC inferiore) fanno sì che la batteria invecchi più rapidamente rispetto alle scariche superficiali.
5. Tariffe di carica e scarica
Anche la velocità con cui una batteria viene caricata e scaricata influisce sul suo SOH. Una carica/scarica eccessiva o rapida genera calore, che sottopone a stress i componenti interni della batteria, accelerando così il deterioramento della batteria.
6. Qualità di produzione
La qualità del processo di produzione delle batterie, compresi i materiali utilizzati e le tecniche di assemblaggio, influisce anche sul SOH e sull'affidabilità della batteria.
Insomma, è importante conoscere il SOC e il SOH della batteria. Per gli utenti, possono comprendere lo stato della batteria e utilizzarla e mantenerla meglio. Per i produttori, possono aggiornare continuamente i loro prodotti e le loro tecnologie per produrre batterie con prestazioni migliori.
