Состояние здоровья... Что это такое? [Цикл зарядки аккумулятора №6 | Выпуск 2026 года]

Пять лет назад, благодаря знаниям Клаудиуса Йеле, генерального директора компании volytica diagnostics GmbH, мы начали публиковать серию статей «Цикл аккумулятора», целью которой было прояснение сложностей, связанных с литий-ионными аккумуляторами.

Эта серия предоставила огромное количество ценной информации для всех, кто работает в сфере электромобильности.

Теперь, спустя пять лет, мы возвращаемся к тем же темам — опять же благодаря сотрудничеству с Клаудиусом Йеле — и дополняем их данными из реальной практики и полученным опытом.

Полная серия статей, полностью обновленная, также публикуется в специальном монографическом выпуске, сопровождающем издания Sustainable Bus (а также связанные с ним платформы Sustainable Truck & Van и Powertrain International) в течение всего 2026 года.

Мы приветствуем ваши вопросы, отзывы и предложения по адресу info@sustainable-bus.com.

Добро пожаловать в новую статью из серии «Циклы аккумуляторов» — серии статей, посвящённых разъяснению сложных аспектов работы аккумуляторов простым языком, но при этом с технической точностью. В нашей предыдущей статье мы рассказали, что такое балансировка и почему она критически важна для надлежащей работы аккумуляторов. Поскольку статьи в этой серии связаны между собой, мы настоятельно рекомендуем ознакомиться со всеми предыдущими статьями (о различных химических составах, уровне заряда и процессе зарядки).

Термин «Состояние здоровья» или SoH, безусловно, является самым спорным термином в индустрии аккумуляторов. Ни один другой — спойлер: неопределенный или плохо определенный — термин не используется столь широко и в таком большом количестве контекстов с такими разными целями, как SoH. Если бы мы могли вернуть время вспять, мы бы постарались полностью избавиться от него, поэтому мы часто склонны ставить его в кавычки. Для справки: почти вся финансовая рискованность гарантий во всей отрасли связана с SoH, однако у отрасли нет универсального определения этого понятия — что беспрецедентно в недавней истории индустрии.

Но поскольку этот термин все же существует, что он означает и чего не означает? Давайте выясним.

Для начала мы будем использовать SoH в широком смысле как относительную (то есть в процентах) меру емкости аккумулятора — а не как показатель сопротивления, производительности, безопасности и т. д. Но поверьте нам, это уже достаточно сложно.

Феноменология деградации

Показатель SoH широко используется в контексте оценки износа, то есть для определения того, сколько энергии остается спустя определённое количество лет, и это не ошибочно, но определённо не является полной правдой. Тот факт, что количество энергии, которую можно извлечь или зарядить, зависит от условий, а дисбаланс между элементами питания существенно влияет на производительность системы, указывает на то, что здесь играют роль не только долгосрочные факторы.

В самом общем и наиболее распространённом определении SoH — это мгновенно доступная емкость, измеряемая в сбалансированной (!) батарее путём разряда (!) от уровня SoC 100% до уровня SoC 0% с использованием постоянного тока (или мощности), причём полученный результат делится на эталонное значение, например номинальное значение, указанное на табличке. Возможно, вы заметили, что это предложение — которое мы даже упростили — позволяет множеству способов толкования, обсуждения и споров. Такие слова, как «мгновенно», «доступная», зарядка против разряда, постоянный ток против постоянной мощности, «емкость» и «эталон», открывают возможность для разных точек зрения. Начнём с самой поразительной: «доступная».

Практические советы: убедитесь, что вы чётко понимаете различные интерпретации состояния аккумулятора (State of Health, SoH), и поддерживайте непрерывный целостный обзор остаточной емкости всего парка транспортных средств. Одних только ручных тестов емкости недостаточно для получения такой информации. Будьте осторожны при интерпретации результатов ручных тестов емкости, особенно тех, которые предоставляют производители оборудования. Дополнительные затраты на непрерывный продвинутый анализ емкости аккумуляторов (включая техническую оценку емкости) незначительны по сравнению с операционными и финансовыми преимуществами, которые он может обеспечить.

Вряд ли станет сюрпризом, что у BMS есть свои правила контроля за аккумулятором и, например, установки пределов напряжения. В последних статьях мы узнали, что он поддерживает «рабочий» уровень заряда SoC, который отображается на наших дисплеях и в инструментах, и что показатели 0/100% «технически» не означают полностью пустого/полного аккумулятора — это просто объем заряда, который система делает доступным для пользователя, сохраняя некоторые технические резервы.

Когда деградация остается незамеченной…

Пока всё довольно очевидно. Но представьте, что BMS год за годом всегда делает доступным один и тот же объем заряда. Вы купили устройство с емкостью 300 кВт·ч, и при доставке провели тест: вот, ровно 300 кВт·ч. Вы интенсивно им пользуетесь, и на пятый год тест показывает снова 300 кВт·ч. Кто-то может гордиться («Смотрите, насколько мы осторожны и учитываем нагрузку на аккумулятор!»), а кто-то может сомневаться («Как это вообще возможно? Почему аккумулятор не деградирует?»).

Этот небольшой мысленный эксперимент очень актуален, и многие производители аккумуляторов используют такую логику «использования резерва»: устанавливается избыточная емкость, которая постоянно снижается из-за деградации, но скрывается от пользователя как можно дольше. Пока технически доступная емкость не снизится настолько, что окажется ниже заданного уровня...

Обратите внимание: емкость, которую вы видите в повседневной эксплуатации и во время тестов, в первую очередь определяется программным обеспечением; она не обязательно зависит от деградации, в зависимости от реализованной стратегии BMS.

Вам нужны доказательства? Здесь представлены как техническая (красноватая) так и рабочая (синеватая) емкость электробуса мощностью около 500 кВт·ч за 1 год, рассчитанные с помощью системы непрерывного мониторинга volytica. Вы четко увидите по крайней мере два факта:

1. Система BMS этого электробуса использует такую стратегию «использования резерва»: рабочая емкость остается совершенно постоянной…
2. …в то время как «реальная» емкость, хотя и медленно, демонстрирует тенденцию к снижению.

Примерно через семь лет резерв будет исчерпан, и системе BMS придется снижать рабочую емкость в соответствии с темпами ее ухудшения. Без такого продвинутого и непрерывного анализа владельцам и операторам приходится проводить очень трудоемкие ручные проверки емкости, которые никогда не оценивают техническую емкость, а только — всегда постоянную здесь — рабочую.

Сохраняйте резерв

Конечно, существует ещё одна подобная философия — назовём её «Сохранение буфера»; она также часто применяется и кажется более естественной для большинства людей, поскольку, по крайней мере на первый взгляд, она действительно приводит к снижению характеристик: программное обеспечение не поддерживает постоянную рабочую емкость, а она уменьшается примерно параллельно технически доступной емкости, что требует от системы управления батареей гораздо большей сложности, поскольку ей необходимы средства для точного отслеживания фактической электрохимической емкости гораздо чаще и с большей точностью, чем в другом случае.

Если это невозможно из-за технологических сложностей, а также из-за более быстрого темпа снижения, чем фактическая деградация, то ощущаемая потеря производительности и стоимости оказывается чрезмерно высокой!

Запас ёмкости, конец срока службы и безопасность

Существует распространённое, но ошибочное мнение, согласно которому аккумулятор достигает «конца срока службы», когда запас ёмкости достигает установленного производителем порога, например 70%. Однако здесь уже есть очевидная подводная камень: речь идёт о фактической, ежедневно доступной чистой ёмкости, которая задаётся и определяется БИУ. Как мы уже знаем, у аккумулятора может оставаться значительный технический резерв, даже если показатель запаса ёмкости, указанный БИУ, уже достиг указанного порога. Мы сталкивались с случаями, когда фактический запас ёмкости достигал ровно 70,0% в последний день 8-летней гарантии, но наш анализ показывал наличие значительного оставшегося технического резерва — злой будет тот, кто так думает.

Но даже если говорить о «конце срока службы» крайне вводит в заблуждение — это может означать конец гарантии, но аккумулятор определённо не является опасным или находится в состоянии полной неработоспособности. Безопасность, если вообще имеет какую-то связь с остаточной ёмкостью, то лишь косвенную! Для определения конца срока службы гораздо важнее и значимее множество других факторов!

Кратко

Ёмкость, которую вы видите в повседневной эксплуатации и во время тестов, в первую очередь определяется программным обеспечением. В зависимости от используемой стратегии BMS она не обязательно снижается под влиянием износа.

BMS определяет ту ёмкость, которую вы получаете (и, по слухам, в редких случаях не хочет раскрывать) всю полную техническую информацию об ёмкости.

Системы BMS действуют в рамках промежуточных вариантов между двумя основными стратегиями: «сохранить резервный запас» или «использовать его». Второй вариант создаёт у оператора иллюзию отсутствия ухудшения качества, бесконечного срока службы и полного сохранения ценности.

Мы настоятельно рекомендуем заменить понятие «низкий уровень состояния = конец срока службы» на понятие «конец гарантийного срока». Чтобы определить истинный «конец срока службы» такого ценного и универсального компонента, лучше провести несколько проверок!

Статья «Состояние здоровья… Что это такое? [Цикл зарядки аккумулятора №6 | Выпуск 2026 года]» впервые появилась на Sustainable Bus.