"Заряд" и "Здоровье" батареи: объяснение понятий

Понимание и мониторинг состояния элементов в определенный момент времени часто необходимы при разработке батарей для оптимизации их использования.

Возможно, вам захочется лучше понять уровень заряда (SoC) и работоспособность (SoH) батареи. Эти параметры важны, поскольку они напрямую связаны с производительностью батареи.

Состояние работоспособности (SoH) и уровень заряда (SoC) являются ключевыми показателями качества, поскольку они предоставляют очень полезные данные, необходимые для оптимизации системы управления батареями (BMS).

Уровень оплаты и состояние здоровья - это разные параметры, которые иногда можно перепутать. Цель этой статьи - дать четкое определение каждому термину и объяснить его значение и использование.

 

SoC = Состояние заряда

Уровень заряда батареи описывает разницу между полностью заряженной батареей и той же используемой батареей. Он связан с оставшимся количеством электроэнергии, имеющимся в элементе.

Он определяется как отношение оставшегося заряда в батарее к максимальному заряду, который может обеспечить батарея. Он выражается в процентах, как показано ниже.

Q0/mAh = Начальный заряд батареи.

Q/mAh = Количество электроэнергии, вырабатываемой батареей или подводимой к ней. Это соответствует условию тока: он отрицательный во время разряда и положительный во время заряда.

Qmax/mAh = Максимальный заряд, который может храниться в аккумуляторе.

SoC0/% = Начальное состояние заряда (SoC/%) аккумулятора.

• Если аккумулятор новый: Qmax=Cr и Q0 = 0,5*Qmax в целом. Cr - номинальная емкость аккумулятора, указанная производителем.
• Если аккумулятор полностью заряжен: Q0=Qmax и SoC0=100%

Рисунок 1: Изменение S0 C0 батареи во время зарядки и разряда

Состояние заряда также можно рассматривать наоборот, и оно называется глубиной разряда (DoD). Он рассчитывается следующим образом:

 

Состояние здоровья SoH

Состояние работоспособности (SoH) батареи описывает разницу между исследуемой батареей и новой батареей и учитывает старение элемента питания.

Определяется как отношение максимального заряда батареи к ее номинальной емкости. Выражается в процентах, как показано ниже.

• Qmax/mAh = Максимально возможный заряд батареи
• Cr = Номинальная емкость

Рисунок 2: Эволюция SoH батареи в процессе старения

На профиль разряда вторичной батареи влияет ее состояние. Чем ниже значение SoH, тем быстрее разряжается аккумулятор, как показано на рисунке 3 ниже.

Рисунок 3: Соотношение U и t во время циклов зарядки и разрядки аккумулятора для различных SoH

 

Как измерить SoC и/или SoH с помощью биологического потенциостата/гальваностата или аккумуляторного циклера

Значение SoC достижимо путем контроля заряда батареи (измерение тока и времени). С этой целью подходят методы гальваностатического циклирования с ограничением потенциала (GCPL), а также методы хронопотенциометрии (CP) и постоянного тока (CC).

Одним из доступных способов определения SoH является знание количества заряда Q, которое может быть сохранено на определенном этапе. Поэтому для этой цели можно использовать метод определения емкости батареи EC-Lab ® или BT-Lab ® (BCD).