赵振超 李雨芬 李继民

摘 要：电池的使用寿命受到各种因素的影响，其中锂电池在众多电池类型中应用最为广泛，同时当下也有着较为系统的研究。锂电池放电末端最常见的问题是析锂现象，这种现象不但影响着电池的使用，还威胁着电池的使用安全。所以，针对放电末端析锂现象，通过电池SOH算法，可以规避放电末端的安全问题。通过电池SOH算法，针对放电末端出现析锂现象时，可以有效截止放电保护的锁死，防止电池过度使用而造成安全威胁。这是目前针对锂电池放电末端安全保护的有效措施，同时锂电池中存在的问题，也一直都是这类电池特点造成的重要原因。

关键词：SOH算法;放电末端;电池安全

中图分类号：U469.72;TP311.52 文献标识码：A 文章编号：1674-1064（2021）02-064-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.02.028

锂电池的特征是电压比较大，出现析锂现象之后，不但缩减了电池的电容量，而且会导致电池过度使用、急剧升温。其中，析锂现象形成的原因多种多样，但是最终造成的影响是正极锂离子脱嵌后，无法嵌入负极。尤其是锂电池低温析锂造成的危害，将会直接影响电池的使用寿命。锂电池在低温条件下使用，正极产生较大的热量，负极热量相对较小，甚至在电池内形成10℃的温差，这不但会影响电池的使用寿命，而且还会直接影响电池的使用安全。所以，利用电池SOH算法规避放电末端的安全问题，需要考虑影响放电末端安全的各类元素。基于此做相关探索，才能真正完成整体安全措施设计。

1 SOH算法在电池使用中的意义

在BMS当中，SOH参数是重要的核心参数，因为SOH参数在电池的梯次使用当中有着重要意义。SOH代表的是电池的健康程度，在电池生产过程中一般都使用寿命检测，所以SOH参数的具体情况，代表了电池当下使用中的具体健康情况。这是目前电池健康状况检测的重要参数，通过参数情况可以更精确地了解电池的使用情况，这个参数的算法也可以规避放电末端的安全问题[1]。在SOH算法的应用当中，可以规避放电末端的安全问题。针对这种问题的有效探索，主要可以更快了解电池放电末端的具体情况。如果出现了析锂反应，需要及时截止放电保护的锁死，这样可以让放电终端切断放电，从而达到保护电池的目的。

电池作为重要的工业化产物，在目前的市场上有着广泛应用。其中，作为动力应用的电池，一直以来安全性都备受诟病。其中，某电动汽车就出现过电池自燃现象。电池自燃现象不但带来了安全隐患，而且直接影响着客户的人身安全和财产安全。尤其是电池作为汽车动力应用时，产生的安全问题会造成较大的经济损失。电池产生问题的根本原因中，放电末端出现问题的概率很大，这种故障现象在不同的电池种类当中都有着相同的共性。其根本原因是因为电池在充电和运用过程当中产生析锂现象，或者是电流不够稳定、电压不够稳定造成的种种破坏。这些对电池的使用寿命有着直接影响，甚至会造成电池使用寿命的大幅度缩短[2]。所以针对电池的应用当中，需要依据SOH算法提供的参数和计算结果进行有效控制。在目前的电池使用当中，SOH算法的应用越来越广泛。究其原因是当下电池的应用越来越多，但是电池的安全使用影响了发展。所以目前在电池技术领域当中，针对电池安全性问题的研究越来越多。其中，在各类电池的研究当中，SOH参数都是重要的核心数据，其应用情况将会直接影响最终的算法情况。在针对电池的应用当中，需要针对电池中的各类数据進行深入探索，解决其中的各类问题。

2 目前市场常见的SOH算法类型

作为电池管理系统当中重要的部分，SOH参数代表了电池的健康情况。所以，需要在电池管理当中积极推动SOH算法的应用，让电池末端放电安全问题得到有效保障。这个是目前电池技术当中非常重要的内容。同时，针对SOH也有着不同的算法，这些算法都有应用市场，在有条件的情况下，甚至要用多种算法综合考量电池的健康情况。所以，了解SOH算法规避放电末端安全问题，首先需要了解这几种算法。

2.1 容量衰减BMS基础算法

SOH容量衰减算法当中，需要针对电池的具体情况进行有效测算。这个过程当中针对具体情况的测算，需要有相对精确的把握和认识。其中，SOH容量衰减算法工作量相对较大，这其中需要针对容量衰减的各种要素进行全部的基础检验测算，然后根据SOH%的计算量公式进行最终数值的计算。这个过程当中，基础算法的弊端比较明显，但是其优点是相对比较精确。在各类算法当中，基础算法把握的相对比较全面。

基础算法的公式表达：SOH% = A*放电深度+B*倍率+C*环境温度+D*日历寿命，在这个基本算法当中考虑到了各项元素，这些都是影响电池SOH参数的重要因素。在电池使用过程当中，使用健康情况跟这些元素直接关联。所以，在针对电池容量衰减BMS的算法当中，基础运算将各项元素都考虑其中。但是，整体的算法工作量比较大，所以这种方式在应用当中有利有弊。针对当下的电池管理，这种形式的使用情况一般出现在电池的大修当中。这种算法也是日常电池检修中较为重要的形式，有助于更加深入地了解电池的健康情况。通过SOH参数的情况，对电池的使用将会有更加深刻的理解。

2.2 SOH算法中的估算方法

估算方法是通过对电池在充电当中状态数值的假定，然后测算具体的变化情况来得出电池的健康状况数据。一般电池的初步检修当中，可以利用这种估算方式初步确定电池的问题。在电池SOH的状况当中，针对电池健康状况的估算方法，在电池维修当中有着较高的使用价值。在SOH算法当中，针对估算内容的算法调整，可以进一步完成电池的估算。在这种估算过程中，可以对电池SOH进行更加精确的把握[3]。

在运用估算方法时，首先：假设当前50%的SOC，慢充静置，充到100%，额定容量为100AH，实际充了40AH，理论上应该充50AH，故估算当中的结果就是：SOH=40AH/50AH=80%。用这种方法估算电池的SOH情况，可以节约整个过程消耗的成本。在基础算法中进行优化，可以确保整个估算的正确性。在SOH算法当中，这种估算形式有着重要意义和作用。对于电池的使用情况进行更加精确的估算，针对电池健康状况才能够有更好的认识。对于当下离子电池的情况，可以有更好的认识，才能理解电池的具体健康状况。

3 电池SOH电量计算芯片的应用

在了解了电池的算法之后，只有进一步认识电池中反馈参数的具体工具，才能够理解电池放电末端保护的根本原理。目前，电池电量计的工具主要有Ti和Maxim这两类芯片。这两种芯片当中，Maxim是高精度的电量计算工具，可以高精度反馈电池中的电量情况。2016年1月7日，Maxim Integrated Products，Inc.（NASDAQ：MXIM）推出MAX14720电源管理芯片（PMIC）。TI电池管理芯片，这种管理芯片是高集成和高性能的管理芯片。两种芯片的管理有着较大的区别，其中TI电池管理芯片可以接受较大电量的充电，可以满足客户快充的要求。这两种芯片是目前电池当中的主流芯片，对电池的使用情况和反馈数据，以及对电池的保护都有着直接的作用和意义。针对这种电池芯片的应用情况，在未来依旧有着较大的发展空间。而且目前这两种芯片技术还在不断改进当中，未来依旧有着较大的市场潜力。

在电池各项技术的发展当中，芯片技术是贯穿始终的核心技术。电池芯片是支撑电池SOH和SOC的基础，同样也是电池管理系统的基础。只有良好的芯片技术应用，才能够保证数据传达更加精准，同时芯片技术的开发和拓展，在电池技术领域也是重难点。针对高精度和高集成两个方向电池芯片技术的发展，都是提升电池管理技术的综合水平。高集成的芯片主要是为了满足快充，这种技术在动力电池领域中有着重要意义。电动汽车需要快充形式，以完成对汽车电池的充电。高精度的电池芯片技术，主要是为了更加精确地检测电池电量。这些都是为电池SOH提供数据的重要基础，在电池维修当中也有着重要的意义和作用，能够让电池维修更加高效。

4 SOH算法下的电池放电末端管理

SOH算法下的电池放电末端管理，主要是为了防止电池过度使用。过度使用会造成电池亏损，或者电池损坏。针对这种情况，主要是在算法下的设计当中，针对电池放电当中放电末端压力差的情况，做精确的把握和设计。只有确保在算法下对整体放电情况的把握，才能够让电池放电保证安全性。电池放电控制图如图1所示。

在这个设计当中，Qmax和Qmin这两个数值，就是电池充放电控制当中的阀值。当通过电池芯片反映出来的电量超过充电阀值Qmax时，会提示充电已经完成，并且切断充电。当电池电量不足，临近阀值Qmin时，同样会通过电池管理切断电池放电末端。这样可以保证电池在使用过程当中，不会出现过度使用的情况。只有保证电池在放电使用当中不过度使用，才能够保证电池使用当中的安全性。这个是SOH电池算法下，电池放电末端安全保护的重要形式。

5 结语

随着我国对环境的要求越来越高，针对电池的应用情况，需要有更加精确的把握。其中，电池算法可以为电池管理系统提供准确的数值，在这种数值范围内，可以确保电池在规格范围内使用，确保放电过程当中电池不会出现过度使用，导致电池使用寿命降低。这也是保证电池安全，促进电池管理系统发展的重要基础。

参考文献

[1] 刘良，戴玮，王丽梅，等.锂离子电池浓差极化及放电特性分析[J].江苏大学学报（自然科学版），2020，42（01）：24-26.

[2] 刘伟霞，田勋，肖家勇，等.基于混合模型及LSTM的鋰电池SOH与剩余寿命预测[J/OL].储能科学与技术：1-7[2020-01-31].

[3] 陈涛，郭俊文，张芮.基于双UKF滤波器的锂电池SOC-SOH联合估计方法[J].船电技术，2020，40（S1）：42-44.