是什么导致衰减电池普遍具有内阻偏高的特点

电池组的SOC值取决于电池组中容量最小、即衰减程度最严重的单元电池，即类似于“木桶原理”中的最短木板，其它电池即使未发生容量的衰减，超过衰减电池容量的部分也是无法得到利用的，不仅影响实际续航时间，还白白浪费宝贵的容量。如图1所示，图例为衰减后的13串锂电池组容量分布示意图。

电池组一致性问题对SOC估算的影响及解决方案

衰减后的电池组，7#电池由于衰减最严重，在整个电池组中的剩余容量最小，因此电池组的SOC值就取决于7#电池，其它电池的衰减程度虽然相对较小，剩余容量都远远高于7#电池，但是由于BMS的存在，需要保护容量最小的7#电池不发生过放电，其它电池的容量即使再多也会被BMS忽略，不起任何作用。

因此，电池组实际放电容量的最大值就是7#电池的容量，即电池组的可使用容量的最大值就是图中的最低容量线的容量。图中，还有一条平均容量线，它介于最高容量和最小容量之间，近似于所有容量之和的平均值。

由于一致性问题的存在，最低容量与平均容量存在较大的差异，一致性问题越严重，这个差异越大，最终将导致可用SOC与平均SOC存在较大差异，这将直接影响电池组的实际续航时间。

SOC估算需要用到电流、单体电池电压、单体电池内阻等参数，最终转换成实际SOC值，在一致性问题的影响下，不管SOC估算策略如何，受限于BMS在均衡管理功能上的短板，SOC估算值只能无限接近于组内最小容量电池的SOC，低于平均SOC值。

即整组电池中，发生衰减的一、两块电池的SOC值决定了整个电池组的SOC值，与其它电池的SOC值基本无关。电池组的一致性问题越严重，SOC估算值就越低，就会更严重偏离SOC平均值，不仅导致电池组的SOC利用率下降严重，更严重影响实际电池组的实际续航时间和利用效率。

衰减电池普遍具有内阻偏高的特点，当对其进行充放电操作时，电压的波动幅度明显高于正常电池，这一特征，会严重影响SOC的实时估算，甚至会使计算值严重偏离实际值，影响用户的实际体验。

3、如何提高SOC估算值和利用率

通过前面的分析可知，影响SOC估算的主要原因是电池组的一致性问题，如果通过技术手段把一致性问题解决了，SOC的估算值和实际可用的SOC就会上升，这在应用和管理上具有重要现实意义，特别是对于高价值设备。

理论上，电池组的放电容量决定SOC估算值，一致性问题存在恰恰影响的是实际放电容量。通过前面的示意图可知，一致性问题导致衰减电池组的平均容量高于最低容量，一致性的问题就越严重，这个差异就越大，因此，提高电池组SOC估算值就要从提高电池组的平均容量利用率着手。

而要提高平均容量利用率，就必须让所有高于最低容量的电池提高放电容量，用于弥补最低容量电池放电能力的不足，这就是具有高效放电均衡功能的电池均衡技术[1]。电池放电均衡技术的核心是所有高于最低容量的电池主动提高放电电流，提高的放电电流通过高速、高效转换为最低容量电池提供放电电流补充，从而主动减小最低容量电池的实际放电电流。

通过放电倍率的最优化自动调整和匹配，延长最低容量电池的实际放电时间，从而到达延长整个电池组实际放电时间的目的。实际放电时间延长了，那么实际放电容量自然就延长了，即电池组的实际利用容量增加了。

它高于最低容量线，但略低于平均容量线，这是由于存在均衡效率和均衡损耗的实际问题，容量会有少量的损耗，但这种损耗是值得的，特别是对于大容量储能、动力电池组。

电池组一致性问题对SOC估算的影响及解决方案

我们知道，电池组的均衡技术，快速充电技术和电池SOC估算是电池管理系统的三项关键性技术。目前，电池均衡技术一直是一个亟待攻克的技术难题，除技术上的研发难度之外，成本过高一直制约其发展和普及，均衡问题又严重影响电池组的快速充电和SOC估算，可以说，均衡技术才是BMS的最核心关键技术。

电池均衡技术包括被动均衡技术和主动均衡技术，被动均衡技术通过电子开关控制电阻放电来预防低容量电池过充电，除了均衡电流过小之外，其最大的弊端是无法解决电池过放电的问题，更无法改善和提高电池组的SOC值和容量利用率。

主动均衡技术包括很多种设计，并以能量转移式设计最为典型，其中的主动充电均衡设计，虽然成本也比较高，但设计相对容易，充电均衡速度和效率远高于被动均衡，同样存在无法解决电池过放电的问题和无法提高电池组容量利用率的固有缺陷。

从电池组的应用需求来看，在充电均衡技术容易实现的情况下，我们最迫切需要解决的是放电均衡技术，从现有技术来看，研发最为困难的是同时具有放电均衡和静态均衡功能的转移式电池均衡技术。理论和实践证明，只有这种电池均衡技术才能解决电池组SOC估算准确和容量利用率难题。

提高SOC估算准确性不仅仅是要提高估算精度，其真正的意义是为用户提供真正可靠、具有真正参考价值的SOC信息，特别是电动汽车BMS系统的SOC估算，直接影响驾驶人的出行计划、出行体验及沿途充电安排。

4、实例

下面结合具体实例进行阐述。为了使实验更具有普遍性，实验对象采用常见的13串48伏锂电池组，为增强对比性，所用电池均为衰减程度不一的退役锂电池。电池编号为上排从左至右分别为1#至7#电池，下排从左至右分别为8#至13#电池，最右侧的带有“表头供电”字样的电池分别负责为7#和13#电池电压测量表头供电。

每块电池的下方对应一块高精度电压表头，实时显示当前电池的实时电压，表头采用级联方式供电，需要消耗少量的电池能量。充电方式为CC-CV模式，恒流充电电流限制为1安，整组充电限制电压54.6伏，当任何一块电池的充电电压达到4.2伏时停止充电（防止过充电）；放电方式为CC模式，恒流放电电流为1安，整组放电限制电压39伏，当任何一块电池的放电电压降低到3.0伏时停止放电（防止过放电）。实验前，每块电池均未进行容量和内阻检测。

4.1常规放电实验

先对所有电池并联充电，充电至4.2V，然后恢复成串联模式继续充电，当其中的任何一块电池再次充电至4.20V时停止充电，切换至放电模式，进行常规放电，实测有效放电时间22分钟时11#电池已降至3.00V，换算成实际放电容量为0.37Ah，该容量就是此电池组的实际容量。

此时，整组电池放电结束时刻的电压如图3所示，此时大部分电池的电压仍较高，仍具有较多电量没有释放出来，最大电压差达到0.68V，说明电池组的一致性非常差（后经实际检测，最大容量差异达到3.6倍）。实验表明，一致性问题严重影响和降低电池组的有效容量和SOC值，造成容量的浪费，一致性问题越严重，有效放电容量和SOC的利用率会越低。