电池科普|奥冠储能电池参数详解
电池是电化学储能系统中最重要的部分之一,随着电池成本的降低、电池能量密度、安全性和寿命的提升,储能也迎来了大规模的应用,本文带大家了解储能电池的几个重要参数。
电池容量
电池容量是衡量电池性能的重要性能指标之一,电池的容量有额定容量和实际容量之分,在一定条件下(放电率、温度、终止电压等)电池放出的电量称之为额定容量(或标称容量)。
容量的常见单位有mAh、Ah=1000mAh。以48V,50Ah的电池为例,表示电池的容量为48V×50Ah=2400Wh,也就是2.4度电。
电池放电C倍率
C是用来表示电池充放电能力倍率。充放电倍率=充放电电流/额定容量,例如:额定容量为100Ah的电池用50A放电时,其放电倍率为0.5C。1C,2C,0.5C是电池放电速率,表示放电快慢的一种量度。
所用的容量1小时放电完毕,称为1C放电;2小时放电完毕,则称为1/2=0.5C放电。一般可以通过不同的放电电流来检测电池的容量。
对于24Ah电池来说,1C放电电流为24A,0.5C放电电流为12A。放电电流越大。放电时间也就越短。通常谈及一个储能系统规模时,会用系统最大功率/系统容量来表示(KW/KWh),
例如一个储能电站规模是500KW/1MWh,这里500KW指的是这个储能系统的最大充放电功率,1MWh指的是电站的系统容量,如果以500KW额定功率进行放电,该电站的容量2小时放完,放电倍率就是0.5C。
SOC(State of charge) 荷电状态
电池荷电状态其英文是State of Charge,简称SOC,指的是电池使用一段时间或长期搁置不用后的剩余容量与其完全充电状态的容量的比值,通常用百分数表示,简单的说就是电池的剩余电量。
SOH(State of Health)电池健康状态
SOH(State of Health)表示当前电池相对于新电池存储电能的能力,指的是当前电池满电能量和新电池满电能量的比值。
目前SOH的定义主要体现在容量、电量、内阻、循环次数和峰值功率等几个方面,以能量和容量应用最广泛。
一般当电池的容量(SOH)下降到70%至80%左右时,可以被认为已经到达EOL(电池寿命结束),SOH是描述电池当前健康状态的指标,而EOL则表示电池已经达到寿命终点,需要更换。
通过监测SOH值,可以预测电池达到EOL的时间,并进行相应的维护和管理。
DOD (Depth of Discharge)放电深度
放电深度(Depth of Discharge,简称DOD)是用来衡量电池放电量与电池额定容量之间的百分比。
同一电池,设置的DOD深度和电池循环寿命成反比,放电深度越深,电池循环寿命越短。因此,重要的是要平衡电池所需的运行时间和延长电池循环寿命的需要。
如果把电池从完全放空到完全充满的过程中SOC的变化记为0~100%,则在实际应用中,最好让每个电池都工作在10%~90%的区间,低于10%可能会过放从而发生一些不可逆转的化学反应影响电池寿命。
SOE
SOE,全称是State of Energy,即能量状态,是描述电池系统或储能系统当前剩余能量的一个参数。
与SOC(State of Charge,荷电状态)不同,SOC主要关注电池的剩余电量占其总容量的比例,而SOE则更侧重于系统实际可用的能量,考虑了电池的效率、温度、老化等因素对实际可用能量的影响。
在电动汽车、储能电站等应用场景中,SOE是一个重要的参数,它可以帮助用户或系统更准确地了解当前电池系统或储能系统的能量状态,从而做出更合理的充电、放电或使用决策。
例如,在电动汽车中,通过监测SOE,可以估算出车辆的续航里程,避免在行驶过程中因电量不足而导致车辆抛锚;
在储能电站中,通过监测SOE,可以合理安排储能系统的充放电计划,提高储能系统的利用率和经济性。
需要注意的是,SOE的估算比SOC更为复杂,因为它需要考虑更多的因素,如电池的效率、温度、老化等。
因此,在实际应用中,需要采用更为复杂的算法和模型来估算SOE。同时,由于不同电池系统或储能系统的特性和使用环境不同,其SOE的估算方法和精度也会有所差异。
总之,SOE是描述电池系统或储能系统当前剩余能量的一个重要参数,对于提高系统的利用率和经济性具有重要意义。随着电动汽车和储能技术的不断发展,SOE的估算方法和应用也将不断完善和拓展。
OCV
OCV(Open Circuit Voltage,开路电压)是指电池在开路状态下(即电池不放电也不充电时)的端电压。
在电池技术中,OCV是一个重要的参数,它反映了电池在特定状态下的电动势或电压水平。对于可充电电池而言,OCV会随着电池的充放电状态(SOC,State of Charge)
以及电池的健康状况(如电池老化、内部电阻增加等)而发生变化。在充电过程中,随着电池电量的增加,OCV会逐渐上升;而在放电过程中,随着电池电量的减少,OCV会逐渐下降。
OCV的测量对于电池管理系统(BMS)来说非常重要,因为它可以帮助系统了解电池的当前状态,从而进行精确的电量估算、充电控制、放电控制以及故障诊断等。
例如,在电动汽车中,BMS会实时监测电池的OCV,并根据OCV的变化来调整充电策略,以确保电池能够安全、高效地充电。此外,OCV还可以用于评估电池的健康状况。
随着电池的使用和老化,其内部电阻会逐渐增加,导致OCV在充放电过程中的变化范围减小。通过监测OCV的变化趋势,可以判断电池的剩余容量和老化程度,为电池的维护和更换提供依据。
需要注意的是,OCV的测量需要确保电池处于开路状态,即电池的正负极之间没有任何电流通过。因此,在实际应用中,通常需要在电池停止充放电一段时间后再进行OCV的测量,以确保测量结果的准确性。
ACR/DCR
交流内阻ACR(Alternate Current Resistance)和直流内阻DCR(Direct Current Resistance)是电池性能评估中的两个重要参数,它们分别反映了电池在交流电路和直流电路中的内阻特性。
交流内阻ACR:是指电池在交流电路中的内阻,反映了电池对交流电流的阻碍程度。通常使用特定频率(如1kHz)的正弦波电流信号进行测量,此时电池的内阻可近似为欧姆内阻,即电池内部各部分电阻的总和。
ACR的测量结果受到电池内部结构、电解液、电极材料等多种因素的影响。直流内阻DCR:是指电池在直流电路中的内阻,反映了电池在恒定电流下电压与电流之比的变化关系。
DCR的测量通常涉及在电池两端施加一个恒定的直流电流,并测量由此产生的电压降。DCR不仅包括欧姆内阻,还包含了电化学反应内阻和扩散内阻等,因此更能全面反映电池的内部阻抗特性。
OVP
OVP(Over Voltage Protection),即电池过压保护,在电池电压超过一定安全阈值时,通过特定的电路设计和保护机制,切断或限制电源供应,从而保护电池及后续电路免受损坏。
其原理类似于电力系统中的过压保护,但更侧重于电池这一特定应用场景。随着电子产品的普及和电池技术的不断发展,电池作为能量存储和供应的关键部件,其安全性越来越受到重视。
电池过压不仅可能导致电池本身损坏,还可能引发火灾、爆炸等严重后果。因此,电池OVP成为保障电池安全、延长电池使用寿命的重要手段。
OCP
OCP(Over Current Protection),即过流保护,是一种电路保护机制,用于防止电路中的电流超过预定值,从而避免设备损坏或火灾等危险情况的发生。
过流保护在电力系统、电子设备、电机驱动等多个领域都有广泛应用。OCP过流保护的工作原理基于电流检测与比较。
当电路中的电流超过预设的阈值时,过流保护装置会迅速响应,通过切断电源、降低电压或调整电路参数等方式来限制电流,以保护电路和设备的安全。
OTP
OTP(Over-Temperature Protection,即过温保护)是充电设备中一种重要的安全保护机制,旨在防止设备在充电过程中因温度过高而受损或引发安全事故。
OTP过温保护机制通过监测充电设备的温度,并在温度超过预设的安全阈值时采取相应措施,如降低充电功率、停止充电或切断电源等,以防止设备过热。
这一机制通常集成在充电器的控制芯片或电源管理模块中,通过温度传感器实时监测设备温度,并与预设的阈值进行比较。
充电过程中,由于电流通过电阻产生的热量以及电池内部化学反应的放热,设备温度会逐渐升高。如果温度过高且没有得到及时控制,可能会导致电池损坏、电路老化、甚至引发火灾等严重后果。
因此,充电过温保护OTP对于保障充电安全、延长设备使用寿命具有重要意义。
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