在對動力電池進行健康狀態(tài)評估時，通過觀察電池的電壓特性在不同荷電狀態(tài)（SOC）、不同溫度及不同循環(huán)次數(shù)下的變化，是被應用較為普遍的技術手段之一。如，隨著電池老化，開路電壓（OCV）與SOC的關系會發(fā)生偏移，特別是在充放電平臺區(qū)域，電壓曲線可能會變緩或者發(fā)生形狀改變，此時通過分析電壓曲線的漂移和形狀變化，可以量化評估電池健康狀態(tài)。如下圖所示，為某電池在不同循環(huán)次數(shù)后的OCV-SOC曲線變化：

通過電壓特性對動力電池的健康狀態(tài)進行評估時，除了擬合OCV-SOC曲線外，通過端電壓在飽和階段的細微變化也能反映出電池容量的衰減情況，此時可通過比較新老電池在相同條件下的電壓響應，對SOH的變化進行推算。如，電池的充電截止電壓和放電截止電壓的變化，以及峰值電壓點的位移，都是判斷電池健康狀況的有效依據(jù)。

在實際應用中，BMS通過實時監(jiān)測和分析動力電池的電壓特性來判斷電池的健康狀態(tài)，其過程會涉及多種電壓特性。當評估的電池存在健康狀態(tài)時，將根據(jù)評估結果采取必要的均衡控制、充電策略調(diào)整或其他維護措施，以確保電池的安全高效運行和延長使用壽命。

通過電壓特性進行SOH評估的過程中，可能會涉及：

1. 單體電壓監(jiān)測

即對每一個電芯進行電壓監(jiān)測，當電池出現(xiàn)老化時，單體電壓可能會表現(xiàn)出非線性或偏移現(xiàn)象，這可以作為評估電池健康狀態(tài)的一個重要指標，也是實現(xiàn)電芯故障準確定位的重要手段；

2. 開路電壓（Open Circuit Voltage ，OCV）分析

開路電壓是指電池在沒有外部負載的情況下，在靜置一段時間后的電壓，它與電池的荷電狀態(tài)之間存在對應關系。隨著電池的老化，其開路電壓曲線會發(fā)生偏移，此時通過對比理想狀態(tài)下的OCV-SOC曲線，可以推算出電池的容量損失和健康狀態(tài)（如圖1），此方式也是當下應用較為普遍的手段。

不過，在實際的新能源汽車應用場景中，動力電池總是連接到車輛的電力系統(tǒng)以滿足車輛的持續(xù)用電需求，這使得獲取電池在嚴格意義上的無負載條件下的開路電壓變得困難。為此，BMS常通過以下方式近似測量或估算開路電壓：

• 靜置休眠模式：在車輛停駛且主電源斷開一段時間后，電池系統(tǒng)進入低功耗待機狀態(tài)，在這種狀態(tài)下，車輛用電系統(tǒng)將盡量減少對電池的電量消耗，這使得電池在相對安靜的環(huán)境中可以接近無負載狀態(tài)，此時BMS可以在較長時間（如一夜）后測量電池電壓，以將此作為開路電壓的近似值；

• 軟關斷和喚醒策略：BMS可在系統(tǒng)中設置一個定時任務，在確保安全時，定期短暫地切斷所有非必要的負載，僅保留BMS自身的監(jiān)控功能，然后在短時間內(nèi)測量電池電壓，從而獲取一個較為接近開路電壓的讀數(shù)；

• 基于模型的估算：利用電池的電化學模型，結合實時監(jiān)測到的電池電壓、電流、溫度等參數(shù)，通過算法估算出電池在無負載條件下的開路電壓。不過這種方法需要預先通過大量實驗數(shù)據(jù)訓練模型，確保估算結果的準確性；

• 電池均衡過程中獲?。?/span>在電池均衡過程中，會存在電池單體間不進行電荷轉移的短暫階段，此時BMS可以捕獲到單體電池在相對無負載情況下的電壓值。

雖然在實際運行中很難獲得電池的嚴格開路電壓，但BMS通過以上方法，結合實際情況，能盡可能準確地評估電池的狀態(tài)。

3. 動態(tài)電壓響應

動態(tài)電壓響應是電池在快速充放電或負載突變時電壓的變化特性，健康的電池在電流變化時電壓反應迅速并且穩(wěn)定，而老化的電池因為內(nèi)阻的增大，可能導致其呈現(xiàn)出更大的壓降和恢復時間。這過程中會涉及到如下幾個指標：

• 電壓過沖/下沖（Voltage Overshoot/Undershoot）

電壓過沖是指在電流突然增加時電壓瞬間升高的程度，而電壓下沖則是指電流突然減小時電壓的瞬時下降程度，這些參數(shù)通常以電壓的峰值差值或相對于穩(wěn)定狀態(tài)電壓的百分比來量化；

• 電壓恢復時間（Voltage Recovery Time）

指電池電壓從發(fā)生過沖或下沖后回到正常穩(wěn)定狀態(tài)所需的時間，它是衡量電池動態(tài)響應能力的一個重要參數(shù)；

• 瞬態(tài)響應速度（Transient Response Speed）

該指標是指電池電壓在負載變化時調(diào)整到新的穩(wěn)定狀態(tài)的速度，此參數(shù)可量化為從負載變化到電壓波動達到指定限值所需要的時間；

• 電壓紋波（Voltage Ripple）

在連續(xù)充放電過程中，由于電流波動導致的電壓小幅上下波動，可以量化為電壓波動的峰峰值或有效值；

• 動態(tài)電壓阻尼因子（Dynamic Voltage Damping Factor）

這是一個描述電池抑制電壓波動能力的參數(shù)，它反映了電池內(nèi)部阻尼效應對電壓波動衰減的效果。

通過這些動態(tài)指標，BMS可以更好地了解動力電池的動態(tài)性能，在新能源汽車、儲能系統(tǒng)等應用中，準確掌握和管理電池的動態(tài)電壓響應對于保障系統(tǒng)性能和安全至關重要

4.電壓一致性監(jiān)測

此方式主要針對電池組或區(qū)域電池模塊進行，在對模組進行電壓一致性監(jiān)測過程中，如果某個模組電壓明顯偏離平均值，則可能是其組成電池出現(xiàn)了不均衡或局部老化現(xiàn)象；

5.充電截止電壓（Charge Cut-off Voltage）與平臺電壓（Plateau Voltage）

充電截止電壓：又稱充電限制電壓或充電終止電壓，是指在充電過程中，電池不能再安全或有效地接受更多充電的電壓閾值。當電池的電壓上升到這一水平時，繼續(xù)充電不僅無法顯著增加電池的實際容量，反而可能導致電池過充，并對其內(nèi)部化學結構造成損害。此階段下，對于充電策略而言，通常已進入涓流充電或即將停止充電階段。

對于不同類型的電池，其充電截止電壓是由電池制造商根據(jù)電池材料的特性和安全要求設定的。例如，對于鋰離子電池而言，每個單體電池的充電截止電壓通常在3.6V~4.2V之間，具體數(shù)值視電池化學成分而定。

平臺電壓：指在電池充電過程中，當電池電壓達到一定值后，電壓會在一段時間內(nèi)保持相對穩(wěn)定的范圍。在這個階段，雖然還在給電池充電，但電池的電壓上升速度顯著減緩，表現(xiàn)為電壓曲線上的平坦部分。這是因為隨著充電的進行，電池內(nèi)部化學反應的活躍度降低，導致電壓不再快速上升。此階段下，對于充電策略而言，即將由恒流切換為恒壓。

簡而言之，充電截止電壓是用來決定何時停止充電以防止電池過充的安全邊界，而平臺電壓則是描述電池在充電過程中電壓變化特征的一個術語，它反映了電池內(nèi)部化學反應的狀態(tài)。在BMS中，這兩個電壓參數(shù)都被用來精確控制和優(yōu)化充電過程。但隨著電池的老化，充電截止電壓可能會降低，平臺電壓則可能提前到來，這些變化都可以幫助BMS評估電池的SOH。

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