Состояние заряда аккумулятора и состояние аккумулятора: Понимание и обслуживание

Mastering the battery state of charge(SoC) and battery state of health (SoH) of a battery is crucial for ensuring efficient operation and extending its lifespan.
This article will delve into the concepts of SoC and SoH, their interrelationships, and how to optimize these parameters through best maintenance practices.

Part 1: Understanding state of charge (SoC) of the Battery

Understand battery state of charge

Состояние обвинения (SoC) of a battery measures the ratio of its current charge to its maximum charge. Например, it is like a car’s fuel gauge, which can display how much battery power is left and when it needs to be charged.

Whether it’s electric vehicles, smartphones, or home energy storage systems, SoC is the core parameter of battery systems.

By mastering SoC, users can better manage energy consumption and plan charging schedules.

Even when the battery is not in use, its SoC will gradually decrease, a phenomenon known as self discharge.

Состояние обвинения (SoC) of a battery reflects the ratio of its current charge to its full charge, serving as its “fuel gauge”.

SoC represents the remaining battery capacity in percentage form. Например, 100% SoC means the battery is fully charged, пока 0% indicates that the battery has been completely discharged.

SoC can also be represented by voltage level, with higher voltage indicating higher SoC.

Methods for Measuring SoC

1. Coulombic counting

Coulomb counting is a widely used SoC measurement technique. It accurately calculates the battery usage and remaining capacity by calculating the amount of charge flowing in and out during the battery charging and discharging process.

Преимущества:

• When the initial SoC is known, the coulomb meter can provide accurate measurement results.
• The monitoring of SoC changes over time is very accurate.

Недостатки:

• If not properly calibrated, measurement errors will accumulate over time.
• An accurate initial SoC value is required to achieve optimal performance.
• Sensitive to errors and noise during the measurement process.

2. Voltage measurement method

Метод измерения напряжения оценивает состояние заряда (SoC) батареи путем определения ее напряжения, поскольку принято считать, что разные уровни напряжения соответствуют разным значениям SoC.
Этот метод популярен из-за простоты работы., но есть некоторые факторы, влияющие на точность, которые необходимо учитывать:

Тип батареи: Соотношение между напряжением и SoC варьируется в зависимости от типа батарей..
Температура: Колебания температуры могут повлиять на измерения напряжения..
Нагрузка: Текущее состояние разряда или заряда аккумулятора. (состояние нагрузки) изменит свое напряжение.

Преимущества:

• Операция простая и быстрая.
• Нет необходимости в сложных инструментах.

Недостатки:

• Точность не так хороша, как у других методов измерения SoC..
• Легко подвергаться беспокойству из-за различных внешних условий, таких как температура и нагрузка..

3. Спектр импеданса

Impedance spectroscopy analysis is a technique for estimating the state of charge (SoC) of a battery by measuring its internal resistance.

This method provides insight into the internal state of the battery by applying a small alternating current (переменный ток) signal to the battery and detecting its voltage response.

Преимущества:

• Can provide detailed information about the health status of the battery.
• Under correct operation, it can reflect SoC very accurately.

Недостатки:

• Professional measuring equipment is required.
• The process is more time-consuming.
• Due to its complexity, it is usually not suitable for daily SoC monitoring.

The necessity of monitoring battery state of charge

State of Charge (SoC) plays a crucial role in preventing battery overcharging and over discharging:

• Monitoring SoC can prevent battery overcharging, which may cause damage to the battery.
• Это также позволяет избежать глубокого разряда аккумулятора., что может сократить срок его службы.
• Поддержание соответствующего диапазона SoC может продлить срок службы батареи..

SoC оказывает существенное влияние на производительность и срок службы батареи.:

• Убедитесь, что аккумулятор может работать нормально.
• Повышена надежность аккумулятора.
• Помогает аккумулятору работать максимально эффективно.

Точный мониторинг приложений SoC:

• Электромобили полагаются на точные показания SoC, чтобы избежать разрядки аккумулятора..
• Точный мониторинг SoC в области хранения возобновляемой энергии помогает эффективно использовать солнечную и ветровую энергию..
• Портативные устройства, такие как смартфоны и ноутбуки, требуют точного мониторинга SoC, чтобы обеспечить бесперебойную работу в течение дня..

Part 2: Understanding the battery state of health

Understand battery state of health (SOH)

Состояние здоровья (SoH) является важным индикатором для измерения текущего состояния аккумулятора, отражающий оставшийся срок его службы.

Состояние батареи отображает степень ее деградации путем сравнения текущей производительности батареи с данными неиспользованных новых батарей..

Например, если SoH батареи 80%, это означает, что он может хранить только 80% своей емкости как новая батарея. Этот индикатор очень полезен для определения необходимости замены аккумулятора..

Если вы используете iPhone, у тебя может быть такое беспокойство: следить за состоянием батареи телефона.

Several methods for evaluating SoH

1. Измерение внутреннего сопротивления

Измерение внутреннего сопротивления батареи показывает состояние батареи.:

• Низкое внутреннее сопротивление указывает на то, что батарея может эффективно передавать электрическую энергию..
• Высокое внутреннее сопротивление означает, что аккумулятору трудно передавать электрическую энергию..
• Поскольку батарея используется в течение более длительного периода времени, его внутреннее сопротивление будет постепенно возрастать.

К методам измерения внутреннего сопротивления относятся:

• Используйте профессиональные инструменты для измерения напряжения и тока аккумулятора..
• Примените закон Ома для расчета значения сопротивления. (сопротивление = напряжение/ток).
• Сравните результаты измерений со стандартными значениями, указанными в технических характеристиках батареи..

2. Тестовая мощность:

Технологический процесс:

• Во-первых, полностью зарядить аккумулятор.
• Затем разрядите аккумулятор и измерьте энергию, которую он выделяет..
• Окончательно, сравнить результаты разряда с номинальной исходной емкостью аккумулятора.

Анализ результатов тестирования производительности:

If the energy released by the battery is significantly lower than its historical level, it may indicate a better state of health (SoH).

3. Self discharge rate

• Self discharge refers to the phenomenon where a battery naturally loses power without any operation.
• A high self discharge rate usually indicates poor health of the battery.
• Напротив, a healthy battery should be able to maintain its charge for a long time.

How to measure and interpret self discharge rate:

• Во-первых, charge the battery to a fully charged state and then leave it for a week (or a regular period).
• Afterwards, measure the remaining battery level. You can test several times within the cycle and compare the data to obtain more average and accurate values.
• If the battery rapidly loses a significant amount of power during this period, это может указывать на плохое здоровье.

Key factors affecting battery health status (SoH)

Количество циклов зарядки и разрядки:

Каждый процесс зарядки и разрядки может привести к определенному повреждению аккумулятора во время использования.. Чем больше циклов зарядки и разрядки произошло, тем короче срок службы батареи может быть.

Рабочая температура и условия окружающей среды:

Экстремальные температуры могут привести к повреждению аккумуляторов.. Стабильные и подходящие температурные условия наиболее полезны для поддержания работоспособности аккумуляторов..

Условия хранения и меры по уходу:

Поддержание аккумулятора в чистоте и сухости — его оптимальный уровень зарядки..
Соответствующие методы хранения и регулярное техническое обслуживание могут продлить срок службы батарей..

Срок службы батареи:

Старые батареи обычно имеют меньшую производительность и меньшую емкость.. Если батарея не используется, его производительность будет постепенно снижаться с течением времени.

Батарея с более низким значением SoH означает, что ее способность сохранять заряд при определенном напряжении снижается., что снижает практичность аккумулятора.
Ссылаясь на эти, можно собрать важную информацию об ожидаемом сроке службы батареи и рекомендуемом времени замены..

Поэтому, мониторинг SoH имеет решающее значение для поддержания производительности батареи и планирования замены батареи.

Part 3: Battery SoH vs SoC

Аккумулятор SOH против SOC:

Battery soc означает текущий оставшийся заряд аккумулятора..
SoH — это отношение текущей емкости аккумулятора к его начальной емкости. (то есть, емкость нового аккумулятора). Battery soh означает информацию об общем состоянии аккумулятора..

How SoC affects SoH

Overcharging and over discharging that affect battery health:

Overcharging may cause an increase in battery temperature, which can damage the battery in the long run. Однако, excessive discharge will accelerate the battery’s wear and tear.

Maintain ideal charging state to extend battery life:

Maintaining the state of charge (SoC) of the battery between 20% и 80% can help extend its lifespan, reduce the pressure it bears, and enable it to maintain good working condition for a longer period of time.

How does SoH affect SoC

The impact of battery aging on State of Charge (SoC):

As the battery ages, its storage capacity will gradually decrease, which will affect our accurate judgment of the remaining charge of the battery (SoC). Aging batteries may display incorrect battery readings or rapidly decrease in battery capacity.

SoC estimation for calibrating aged batteries:

Перед лицом проблем старения аккумуляторов, передовые системы управления батареями будут корректировать методы измерения SoC.

Учитывая внутреннее сопротивление батареи и исторические данные об использовании., эти системы могут обеспечить более точные показания SoC, обеспечение точности даже в случае старения батареи.

The importance of both

Важность состояния заряда (SoC) и состояние здоровья (SoH) в системах управления батареями (БМС):

SoC увеличивается с увеличением напряжения батареи и уменьшается с ее разрядкой.. SoH, Срок службы аккумулятора постепенно уменьшается по мере накопления циклов зарядки и разрядки.

Функции системы управления батареями (БМС):

BMS отвечает за мониторинг и управление SoC и SoH батареи.. Постоянно отслеживая эти показатели, BMS обеспечивает безопасную и эффективную работу аккумуляторов., продлевает срок их жизни, и предотвращает потенциальные сбои.
SoC обычно рассчитывается BMS на основе входного и выходного напряжения и тока батареи.. SoH обычно оценивается на основе таких факторов, как количество циклов зарядки и разрядки., срок службы, и температурная история батареи.

Обеспечить безопасную эксплуатацию:

BMS обеспечивает безопасную работу аккумуляторов путем мониторинга SoC и SoH.. Если SoC слишком высокий или слишком низкий, это может привести к перезарядке или переразрядке, и то, и другое может повредить батарею и даже создать угрозу безопасности, например, утечку химикатов или возгорание..

BMS позволяет избежать этих проблем, поддерживая SoC в безопасном диапазоне., обеспечение безопасной эксплуатации аккумулятора. Если SoH низкий, BMS может предупредить пользователя о необходимости замены батареи..

Продлите срок службы батареи:

SoC и SoH имеют решающее значение для продления срока службы батареи. BMS оптимизирует процесс зарядки и разрядки, поддерживая SoC в соответствующем диапазоне и отслеживая SoH., тем самым продлевая срок службы аккумулятора.

Оптимизируйте использование энергии:

Понимание SoH и SoC одинаково важно для оптимизации использования энергии.. Например, понимание SoC электромобилей может помочь водителям планировать свои поездки и зарядные станции..

Сходным образом, Понимание SoC и SoH в домашних системах хранения энергии может помочь оптимизировать потребление энергии и сократить счета за электроэнергию..

Part 4: The Most Important Considerations for Maintaining SoC and SoH

Регулярный мониторинг:

Пожалуйста, регулярно следите за состоянием заряда (SoC) и состояние здоровья (SoH) батареи, и используйте такие инструменты, как система управления батареями (БМС) чтобы получить точные данные.

Отслеживайте текущее состояние батареи и вносите соответствующие коррективы..

Контроль температуры:

Храните батарею в условиях стабильной температуры и избегайте помещения ее в условия экстремально высоких или низких температур..

Если возможно, использование системы контроля температуры позволит лучше поддерживать соответствующие SoC и SoH.

Меры по техническому обслуживанию:

Пожалуйста, регулярно обслуживайте батарею. Регулярное техническое обслуживание помогает поддерживать аккумулятор в оптимальном состоянии и обеспечивает хорошую производительность..
Проверьте наличие признаков коррозии или повреждений.. Если состояние здоровья (SoH) батареи значительно снижается, рекомендуется заменить батарею.

Рекомендации по зарядке:

Пожалуйста, избегайте перезарядки аккумулятора. Рекомендуется прекратить зарядку, когда уровень заряда батареи достигнет 80%. Сходным образом, не допускайте падения уровня заряда батареи ниже 20%.

Это помогает снизить нагрузку на аккумулятор и продлить срок его службы..

Предложение по хранению:

Храните аккумулятор в прохладном и сухом месте.. Если не используется в течение длительного времени, рекомендуется заряжать аккумулятор примерно до 50% уровень и сохранить его, что может помочь предотвратить ухудшение производительности аккумулятора и поддерживать его работоспособность..

Заключение

State of Charge (SoC) and battery state of health (SoH) являются основными показателями обслуживания аккумуляторов. Отслеживая и корректируя эти ключевые параметры, обеспечить безопасность, эффективность, и оптимальная производительность аккумулятора.
Работаете ли вы в компании, производящей аккумуляторное оборудование, специализируемся на разработке систем BMS, или просто увлекаетесь аккумуляторными технологиями или связанными с ними потребностями, понимание важности SoC и SoH необходимо для управления батареями.

Если у вас есть какие-либо интересы или вопросы, вы можете связаться GycxSolar и мы можем предоставить вам решения и услуги.