SOH 的本质
SOH = 当前可用容量 / 出厂额定容量
例如:一块电池出厂是 100Ah,几年后 BMS 判断它还能用 92Ah
则:SOH = 92%,代表衰减了 8%。
听起来很简单,但重点在于:
当前可用容量无法直接测量,电池随温度、倍率、老化状态不断变化,模型和实际并不完全一致,所以 BMS 必须通过多个模型和数据融合来估算 SOH。
容量 SOH:最核心的健康指标
BMS 评估 SOH 的第一大方法,就是判断“本电池还能装多少电”。
它主要通过以下三种途径推算:
完整充放电法(Cycle Method)
当电池经历一次从接近满电到接近低电,再回到满电的完整循环时,BMS 能直接积分电流,得到真实容量:
容量 = ∫ 电流 × 时间
这是真值最接近的一种方式。
但问题是:
用户未必深度放电;
储能系统长期可能都在 30~80% 间波动;
商业储能甚至很少经历完整循环;
所以真实完整循环非常难得,BMS 只能在偶然机会时修正模型。
2. OCV-SOC 曲线匹配(Open Circuit Voltage)
每种电池都有自己的开路电压 – SOC曲线(类似指纹)。当电池静置足够长时间后,BMS 会测量 OCV,并与模型匹配:
OCV 比预期偏高 → 容量可能下降
OCV 比预期偏低 → 电池老化较多
问题是:
必须完全静置;
时间要 1~3 小时甚至更久;
实际使用中不常发生;
温度变化会干扰 OCV 判断;
因此这是一种机会型校准。
3. 模型预测法(Model-Based Estimation)——BMS 的主要依赖
这是现代 BMS 的核心:依赖数学模型与参数漂移来判断衰减。
模型包括:
等效电路模型(ECM)、库伦效率模型、阻抗增长模型、温度敏感模型、老化机理模型(SEI 增长、锂消耗)
当模型发现某些参数持续漂移,例如:
内阻变大;
极化变强;
放电提前触底;
库伦效率变差;
BMS 就会推断:可用容量在下降。
这是绝大多数 SOH 的基础算法。
阻抗 SOH:为什么老电池电压掉得更快?
容量不是唯一重要指标,内阻(Impedance)也是健康状态的重要维度。
阻抗 SOH 通常通过:
阻抗频谱(EIS);
大倍率放电时的压降;
小信号扰动响应;
单体电压一致性变化;
电压恢复速度;
举例:
一个健康电芯 1C 放电时掉压 0.1V,一个老化电芯可能掉压 0.2~0.3V
阻抗上升会导致:
电池看起来更快没电、高功率能力下降、发热更多。
因此,很多品牌的 BMS 会给出两个 SOH:
容量 SOH(剩余多少 Ah)
阻抗 SOH(还能放多大功率)
为什么 BMS 的 SOH 如此重要?
因为它直接影响三件事:
1. 安全
高阻抗、容量下滑都会导致:
电压保护提前触发;
发热升高;
风险系数增加;
2. 性能
SOH 降低会导致:
可用容量下降;
可用功率下降;
效率下降;
3. 寿命管理
SOH 是所有寿命预测模型(RUL)的基础。
简单说:没有准确的 SOH,就无法做安全保护,也无法做寿命预测。
SOH 不是一个数,而是 BMS 最核心的寿命判断能力。没有多次校准,没有大量运行数据,就没有准确 SOH。
BMS 通过持续修正 SOH,使其越来越接近电池的真实健康情况。
这就是为什么BMS 越成熟,系统寿命越长。
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