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    為何單串電池總容量低會導致“充高放低”?

    發布時間:2023-07-28

    ? ? ? ?動力電池包由N個動力電池模組串聯而成,每一個動力電池模組內部有N個單體動力電池并聯連接,構成模塊。放電能量與壓差是衡量電池包性能的標準。在電性能測試后,部分電池包會出現放電能量不合格的問題,而單串電芯“充高放低”是導致該問題常見的原因之一,本文對該問題進行詳細介紹。

     

    01什么是“充高放低”?
    ? ? ? ?在電池包充放電時,為防止出現單體電芯的過充與過放,保護板或BMS會根據設定的保護電壓值各串電芯進行電壓保護。? ? ? ?在充電過程中,當電池包中存在單串的電芯率先達到電壓保護上限時,保護板或BMS即切斷電流,電池包結束充電,率先達到電壓保護上限的那一串即為“充高”。

    ? ? ? ?同理,在放電過程中,當電池包中存在單串的電芯率先達到電壓保護下限,保護板或BMS亦切斷電流,電池包放電結束,率先達到電壓保護下限的那一串即為“放低”。

    ? ? ? ?因此,所謂的充高放低實際是指該兩種現象均發生在電池包內的同一串電芯,單串電芯的充高放低是由于該串總容量低于其他串電芯導致的,?充高放低主要是由于單串電池總容量低導致的。

     

     

    02為何單串電池總容量低會導致“充高放低”?
    ? ? ? ?電壓是電池荷電狀態(SOC)的外在表現之一。在正常情況下,電池的OCV大小由SOC(剩余電量)決定,所以電池的SOC與OCV息息相關, 且SOC∝OCV,SOC越大,OCV越高。? ? ? ?在電池PACK過程中,為了保證電池的一致性,廠家會根據電壓段對電芯進行分選,保證電池組采用一致性符合標準的電芯進行成組,保證電芯電壓基本一致。

    ? ? ? ?例:各串電池的的總容量為Q,單串電池性能測試前的初始容量為Q0,其初始SOC0=Q0/Q 。

    ? ? ? ?若存在單串的總容量Q’低于其它串的總容量Q,初始SOC0與其它串一致,因此其初始容量Q0’低于其他串的初始容量Q0,即:

     

     

    ? ? ? ?電池包在充電時,由于各串電池通過的電流是一致的,設為I。

    ? ? ? ?因此,在同樣的時間內各串增加的容量也是一致的,設為I*t,其SOC變化如下:

     

     

    ? ? ? ?電池包在放電時,其SOC變化如下:

     

     

     

    ? ? ? ?注:保證電芯初始SOC一致是模組制作的前提,通常采用將電芯放空電,再用恒流按時的充電方法保證電芯的SOC接近一致。

     

     

    03單串電池總容量低存的原因
    ? ? ? ?“充高放低”主要是由于單串電池總容量低導致的。在實際PACK生產中,單串電池總容量低主要存在以下原因。? ? ? ?(1)模組存在虛焊。虛焊是指電芯與極片未焊接在一起,在電性能測試過程中,該支電芯未參與充放電。導致電池包出現明顯的“充高放低”。

    ? ? ? ?(2)配組容量不足。由于電池的一致性問題與PACK制程誤差,配組無法保證每串電池的總容量完全一致。因此,會出現總容量較低的單串電池,在各串初始SOC差異不大的情況下,電性能測試會出現“充高放低”。

    ? ? ? ?(3)溫度影響。在工作溫度范圍0~60℃內,溫度越高,總容量發揮越大。此外,模組不同位置的電芯容量的發揮會出現一定差異,溫度低的電池因容量發揮受限而出現“充高放低”問題。

    ? ? ? ?單串電池容低存的原因很多,如電芯方面(電芯的質量,如內阻、電壓、容量、自放電率,一致性等)、保護板或BMS方面、電池包模組結構設計、箱體結構設計、散熱系統、配檔標準、環境溫度、制程操作等等都有密切的關系。

     

     

     

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