O que é bateria SOC(Estado de Carga) e SOH(Estado de saúde)?
SOC e SOH são dois parâmetros importantes de uma bateria. Eles estão relacionados ao desempenho e ao estado da bateria.
Simplificando, SOC é a razão entre a capacidade restante da bateria e a capacidade máxima da bateria, que é usado para refletir a capacidade restante da bateria. SOH é a razão entre a energia atual de carga total da bateria e a energia de carga total da bateria nova, que é usado para refletir o estado de envelhecimento da bateria.
Vamos dar uma olhada mais de perto no significado de SOC e SOH, métodos de medição, fatores que os afetam, e outros aspectos!
Índice
O que é bateria SOC(Estado de Carga) ?
SOC significa Estado de carga. É a relação entre a capacidade restante atual da bateria e sua capacidade máxima, geralmente expresso como uma porcentagem. 100% significa que a bateria está totalmente carregada, enquanto 0% significa que a bateria está completamente descarregada. Por exemplo, uma bateria de 100Ah tem um SOC de 100% quando totalmente carregado. Quando 30% da capacidade da bateria é usada, a bateria tem 70% da sua capacidade restante, e o SOC da bateria é 70% Neste momento.
SOC é um parâmetro importante para medir o status de energia da bateria. O SOC permite que você entenda o status da bateria do seu dispositivo e carregue-o a tempo para evitar sobrecarga e descarga excessiva.
O SOC de uma bateria geralmente também leva em consideração o envelhecimento da bateria. Como mostrado acima, quando a bateria é nova, não há parte inválida do envelhecimento vermelho. Neste momento, a capacidade nominal da bateria é a capacidade máxima da bateria. Por exemplo, uma bateria nova com capacidade nominal de 100ah tem um SOC de 100% quando totalmente carregado, o que significa que a bateria tem uma capacidade restante de 100ah. 35% SOC significa que a bateria tem capacidade restante de 35ah.
Quando a bateria for usada por um período de tempo, a condição de envelhecimento ocorre e a parte envelhecida da bateria não armazena mais energia. Neste momento, a capacidade máxima da bateria é a capacidade nominal da bateria menos a parte envelhecida da energia. Por exemplo, uma bateria com capacidade nominal de 100 Ah não é mais capaz de armazenar 100 Ah de energia como costumava fazer após envelhecer. Se a porção ineficaz for 10ah, a bateria só pode armazenar no máximo 90ah. Neste momento, o SOC de uma bateria totalmente carregada ainda está 100%, mas a capacidade real da bateria é 90ah. quando o SOC é 70%, a capacidade restante da bateria é a capacidade máxima * 70%, ou seja. 90ah * 70% = 63ah.
Importância do SOC da bateria(Estado de Carga)
SOC como um dos parâmetros importantes da bateria, entender o SOC pode entender melhor o estado da bateria, melhor manutenção e uso da bateria.
O monitoramento do SoC pode otimizar o uso da bateria para evitar descarga excessiva ou carregamento excessivo. A descarga excessiva de uma bateria pode levar à perda permanente de capacidade, enquanto a carga excessiva pode levar ao envelhecimento acelerado da bateria e até mesmo a problemas de segurança. Mantendo o SoC dentro dos limites recomendados, os usuários podem prolongar a vida útil geral da bateria e garantir um desempenho confiável. Por exemplo, entendendo o SOC de uma bateria EV, os usuários podem saber exatamente quanta energia resta em seu VE e quantas milhas podem continuar a usar em tempo hábil. Isso permite um melhor planejamento de suas viagens e também ajuda a maximizar o desempenho da bateria, evitar danos e garantir uma operação segura.
Além disso, quando as baterias de íon de lítio são enviadas, o fabricante define o SOC dentro de uma determinada faixa de acordo com os requisitos das organizações internacionais de transporte. Isso permite um transporte mais seguro de baterias de íons de lítio.
Como medir o SOC da bateria(Estado de Carga)?
1. Contagem de Coulomb
Este método envolve medir os valores das correntes que entram e saem da bateria e integrá-los ao longo do tempo para calcular o SOC. Permite uma medição direta da carga que entra e sai da bateria, mas é afetado por fatores como temperatura e autodescarga.
2. Voltagem de circuito aberto (OCV) Método
Este método utiliza a relação entre a tensão de circuito aberto da bateria e o SOC para estimativa. O SOC é determinado medindo a tensão da bateria quando ela não está carregada, e então de acordo com a curva SOC de tensão pré-determinada. no entanto, diferentes tipos de baterias têm diferentes composições químicas e diferentes desempenhos de descarga. Por exemplo, As baterias LiFePO4 e Nimh têm uma curva de descarga relativamente plana, e o método de tensão não é eficaz.
3. Abordagem baseada em impedância
Esta abordagem depende da impedância interna da bateria, que varia com o SOC. Medindo a impedância da bateria, o SOC pode ser estimado usando algoritmos e modelos complexos.
4. Métodos híbridos
Alguns sistemas de gerenciamento de bateria (BMS) combinar múltiplas técnicas para fornecer valores SOC mais precisos e confiáveis. Isto pode compensar as limitações de métodos individuais e fornecer uma avaliação mais abrangente do SOC da bateria..
A escolha do método de medição SOC depende da aplicação específica, a química celular, e a precisão e confiabilidade necessárias. Em muitos casos, uma combinação dessas técnicas é necessária para obter a melhor estimativa SOC.
Fatores que afetam o SOC da bateria(Estado de Carga)
1. Taxa de descarga
A taxa de descarga de uma bateria afeta seu SOC; uma taxa de descarga mais alta faz com que a bateria se esgote mais rapidamente e, portanto, o SOC cai mais rapidamente.
2. Temperatura
A temperatura ambiente pode afetar o SOC de uma bateria. Temperaturas extremas, tanto alto quanto baixo, reduzir a capacidade da bateria e afetar a precisão das medições SOC.
3. Química da bateria
Baterias diferentes têm composições químicas diferentes, como íon de lítio, baterias de chumbo-ácido ou níquel-hidreto metálico, e eles têm diferentes curvas de tensão e SOC, todos os quais afetam sua estimativa de SOC.
4. Envelhecimento
Fatores como ciclo de vida, a vida útil do calendário e os padrões de uso contribuem para o envelhecimento da bateria. À medida que as baterias envelhecem, sua capacidade total diminui, o que afeta a precisão dos cálculos SOC.
5. Autodescarga
Mesmo quando não estiver em uso, as baterias podem se autodescarregar e perder gradualmente a carga. Isso pode ter um impacto no SOC, especialmente se a bateria for armazenada por um longo período de tempo.
6. Precisão de medição
A precisão das técnicas de medição SOC pode ser afetada por fatores como a precisão do sensor, calibração e desempenho do algoritmo.
O que é bateria SOH(Estado de saúde)?
SOH significa Estado de Saúde. É a relação entre a energia de carga total da bateria atual e a energia de carga total de uma bateria totalmente nova., e geralmente é expresso como uma porcentagem. 100% indica que a bateria está em perfeitas condições, e percentagens mais baixas indicam vários graus de envelhecimento. Por exemplo, uma bateria totalmente nova tem capacidade de 200Ah quando totalmente carregada, e o SOH é 100%. Após um período de uso, a capacidade da bateria diminui, e a capacidade é de 180ah quando totalmente carregada, então o SOH é 180/200*100%= 90%.
O SOH reage ao estado de envelhecimento de uma bateria ao longo do tempo e do uso. O SOH fornece uma avaliação mais abrangente da condição geral de uma bateria do que o SOC.
SOH também está intimamente relacionado ao ciclo de vida de uma bateria. De acordo com o IEEE (Instituto de Engenheiros Elétricos e Eletrônicos) padrões, uma bateria deve ser substituída após um período de tempo em que a capacidade da bateria quando totalmente carregada for inferior a 80% da capacidade nominal. Portanto, os fabricantes de baterias basicamente medem o ciclo de vida de uma bateria em seu SOH de 80%.
Importância da Bateria SOH(Estado de saúde)
À medida que a bateria envelhece, seu valor SOH diminui, indicando um declínio no desempenho. Conhecendo o valor SOH, os usuários podem acompanhar o estado de saúde da bateria e prever a vida útil restante da bateria, para que a bateria possa ser substituída ou reparada em tempo hábil para evitar falhas inesperadas.
Sistemas de gerenciamento de bateria (BMS) em veículos elétricos e sistemas de armazenamento de energia usam informações SOH para otimizar protocolos de carga e descarga, equilibrar a bateria, e evitar superaquecimento ou outros problemas de segurança. Isso ajuda a maximizar o desempenho da bateria, prolongar sua vida, e garantir que ele opere de forma segura e confiável.
Como medir o SOH da bateria(Estado de saúde)?
Medir o SOH com base na capacidade da bateria é operacional e relativamente simples. A capacidade atual da bateria é medida e comparada com a capacidade original ou nominal para determinar o SOH da bateria. Isso pode ser realizado por meio de ciclos de carga/descarga ou usando equipamento de teste especializado.
Alguns sistemas de gerenciamento de bateria incorporam uma variedade de tecnologias e algoritmos para fornecer dados mais precisos., valores SOH confiáveis e uma avaliação mais abrangente da saúde da bateria.
Medições precisas de SOH normalmente requerem equipamento especializado, calibração regular, e um conhecimento profundo das características e comportamento da bateria. Em alguns casos, Os valores de SOH podem precisar ser verificados através de inspeção física ou testes destrutivos para garantir a confiabilidade da medição.
Fatores que afetam o SOH da bateria(Estado de saúde)
1.Ciclo da vida
Como mencionamos anteriormente, os fabricantes de baterias basicamente medem o ciclo de vida de uma bateria em 80% do seu SOH.
2. Vida do calendário
Mesmo quando não estiver em uso, envelhecimento das baterias devido a reações químicas e outros fatores. Portanto, mesmo que a bateria não seja usada com frequência, sofrerá degradação da vida útil do calendário, o que afetará seu SOH.
3. Temperatura
A exposição a altas temperaturas acelera a taxa de reações químicas e mudanças físicas dentro da bateria, levando ao envelhecimento acelerado da bateria. Por outro lado, baixas temperaturas também podem afetar o desempenho e a vida útil da bateria. Portanto, a temperatura afeta o SOH da bateria.
4. Profundidade de Descarga (Departamento de Defesa)
A profundidade de descarga de uma bateria afeta seu SOH. Descargas profundas frequentes (ou seja, descarregando a bateria para um SOC inferior) fazer com que a bateria envelheça mais rapidamente do que descargas superficiais.
5. Taxas de carga e descarga
A taxa na qual uma bateria é carregada e descarregada também afeta seu SOH. Carga/descarga excessiva ou rápida gera calor, o que coloca pressão sobre os componentes internos da bateria, acelerando assim a deterioração da bateria.
6. Qualidade de fabricação
A qualidade do processo de fabricação da bateria, incluindo os materiais utilizados e técnicas de montagem, também afeta o SOH e a confiabilidade da bateria.
Para concluir, é importante conhecer o SOC e SOH da bateria. Para usuários, eles podem compreender o status da bateria e usá-la e mantê-la melhor. Para fabricantes, eles podem atualizar continuamente seus produtos e tecnologias para produzir baterias com melhor desempenho.
