7.3动力电池soc的算法
电池的荷电状态(soc)表示为电池充满电的状态时soc=100%,随着放电、电池的荷电量逐渐减少,可以用电池SOC的相对量来表示电池的荷电量减少的状态。通常soc在50%~80%时,电池的放电效率最高,电动汽车在工作过程中电池的荷电状态soc一般采用Peukert的经验公式计算。
因为电池组的充放电受电池的极化现象、电池内阻、温度、电池可接受电流特性、电池充放电的特性、充放电的倍率、自放电率、电池的老化以及电池的“不一致性”等因素的影响,充放电的特性表现为高度非线性。所以,电池充电状态SOC的精确性估算,一直未得到彻底解决。计算SOC有多种方法,见表12。
Peukert方程式只考虑到电池的放电时,soc的变化和开路电压的变化关系、soc的变化与电池内电阻Ri的变化关系,未考虑电池放电的倍率、电池的温度变化以及电池的老化等因素的影响。
7.4电池的充放电深度
电池的充放电深度(DOD)是电池的充放电容量与电池额度容量之比,表示为当前某一时刻t开始,在给定的△t的时间内,以恒电流it充电或放电,则充放电的深度和电池soc的关系式表达为
在给定的△t的时间内充电及放电的深度,应在电池允许的最大充电参数(单体电池的电压、电流、SOC及功率等)的约束条件范围内,严格控制电池组的DOD。确保在电池充放电时电池的SOC在允许的SOCmax和Socmin之间(最好控制在电池放电效率最高的SOC在50%々80%之间)。
7.5电池的循环寿命
电池寿命(衰减)状态(SOH)是指动力电池在某一个特定的条件下,以不同的充放电电流的倍率和充放电深度进行运行,达到一定的循环次数后,动力电池组完全失效时,所能够运行的循环次数的数量。SOH对电池的使用年限的估算,有重要的参考价值。
动力电池组的循环寿命首先受到电池材料的纯度、活性物质的性能、电解质的浓度、成分的配比、制造工艺以及使用条件等影响。有时在不同厂家,甚至在同一厂家,采用相同材质,但因为制造工艺不同,结果是同一型号、同一规格的单体电池的技术性能即寿命相差甚远。动力电池组的理论循环寿命模型如下。
式中Life—在某个放电深度DOD下的电池的理论循环寿命,次;
LifE0一根据实验数据测算的放电深度DOD=0时电池的理论循环寿命,次;
M—电池特性系数,电池的类型不同,电池特性系数也不同。
实际上在电动汽车上,动力电池组的充放电电流及放电深度是不规律的,随着充放电偶然受到不规范地过充或过放,以及各个单元电池因电池性能衰减加深电池“不一致性”的影响,动力电池组的循环寿命将降低。
为了延长动力电池组的循环寿命,可以动力电池组和超级电容器共同组成“电一电”电力藕合系统,利用超级电容器的大电流充放电的特性,使得动力电池组不发生过充或过放,以保护动力电池,延长动力电池的寿命。