電池 SOH(英文:State of Health),全名電池健康狀態,係衡量當前電池相較於新電池儲存電能同輸出性能能力嘅指標,通常以百分比形式表示。SOH 係電池管理系統(BMS)當中最核心嘅監測參數之一,用於定量描述電池從壽命開始到壽命結束期間所處嘅性能狀態,直接影響車輛嘅續航能力、安全性同殘值評估。
國內外對 SOH 現時尚未有統一嘅唯一定義,目前主要體現為容量、電量、內阻、循環次數同峰值功率等幾個方面。
容量定義係應用最廣泛嘅方法:SOH = 當前最大可用容量 / 額定容量 × 100%。全新電池嘅 SOH 為 100%,隨著使用年限同充放電循環次數增加,電池內部活性物質減少、內阻增大,最大可用容量持續下降,SOH 相應降低。行業普遍認為,當電池 SOH 降至80% 以下時,動力電池已唔滿足車用性能要求,面臨更換或退役。
內阻定義則基於內阻增大係電池老化嘅重要表現這一特性:SOH = (REOL - RC) / (REOL - Rnew) × 100%,其中 REOL 為壽命終止時嘅內阻,Rc 為當前內阻,Rnew 為新電池內阻。內阻與溫度、荷電狀態(SOC)密切相關,唔易精確測量,可操作性相對較弱。
此外,仲有耗電量定義(當前最大放電電量與新品最大放電電量之比)同剩餘循環次數定義等衡量方式。
電池老化係一個長期漸變嘅過程,受多種因素綜合影響。
溫度係影響電池健康狀態嘅首要因素。高溫會加速電池內部唔可逆化學反應,導致 SEI 膜增厚、活性物質減少,加速容量衰減;低溫雖能減緩部分副反應,但會增大內阻、降低可用容量,低溫充電仲可能引發析鋰,對電池造成唔可逆損傷。
充放電電流倍率直接影響電池壽命。實驗表明,以唔同放電倍率對 18650 電池進行 300 次循環,容量分別衰減 9.5%、13.2% 同 16.9%,內阻分別增加 12.4%、18.3% 同 27.7%。高倍率充放電產生更多熱量,加速電池老化。
充放電深度與循環區間同樣關鍵。專家建議日常使用將 SOC 範圍控制在20% 至 80%之間,避免過度充電同深度放電,這有利於延長電池健康壽命。
電池 SOH 無法直接測量,需要透過模型或算法估算獲得。主流方法可分為以下幾類:
直接測量法:喺實驗室環境中精密測量容量或內阻等關鍵參數,直接評估 SOH,精度較高但難以喺車載場景中實時應用。
模型估計法:包括基於電池內部化學反應嘅電化學模型同將電池模擬為電路嘅等效電路模型,透過構建電池動態模型嚟估算 SOH,但模型複雜度同精確實驗條件嘅限制使其喺實車應用中面臨挑戰。
數據驅動法:基於人工智能技術,利用歷史運行數據訓練機器學習模型識別電池性能退化模式。該方法唔依賴電池內部機理,而係透過海量數據建立運行參數同 SOH 之間嘅預測關係。當前研究已能利用實車放電數據,透過集成學習策略將估算誤差降低約 14%,展現出較強嘅適應性。
電池佔據電動汽車整車製造成本嘅30% 至 50%,SOH 直接決定咗電池嘅剩餘價值。據唔完全統計,當前新能源汽車售後更換電池嘅費用從 5 萬元到 23 萬元唔等,約相當於同款新車價格嘅一半。準確評估 SOH 不僅關係到車輛續航同安全性,更係二手車殘值評估、電池梯次利用同回收嘅重要依據。歐盟新電池法規(EU 2023/1542)已明確要求電池管理系統必須納入用於確定電池健康狀態嘅最新數據。