动力电池包由N个动力电池模组串联而成,每一个动力电池模组内部有N个单体动力电池并联连接,构成模块。放电能量与压差是衡量电池包性能的标准。在电性能测试后,部分电池包会出现放电能量不合格的问题,而单串电芯“充高放低”是导致该问题常见的原因之一,本文对该问题进行详细介绍。
同理,在放电过程中,当电池包中存在单串的电芯率先达到电压保护下限,保护板或BMS亦切断电流,电池包放电结束,率先达到电压保护下限的那一串即为“放低”。
因此,所谓的充高放低实际是指该两种现象均发生在电池包内的同一串电芯,单串电芯的充高放低是由于该串总容量低于其他串电芯导致的,充高放低主要是由于单串电池总容量低导致的。
例:各串电池的的总容量为Q,单串电池性能测试前的初始容量为Q0,其初始SOC0=Q0/Q 。
若存在单串的总容量Q’低于其它串的总容量Q,初始SOC0与其它串一致,因此其初始容量Q0’低于其他串的初始容量Q0,即:
电池包在充电时,由于各串电池通过的电流是一致的,设为I。
因此,在同样的时间内各串增加的容量也是一致的,设为I*t,其SOC变化如下:
电池包在放电时,其SOC变化如下:
注:保证电芯初始SOC一致是模组制作的前提,通常采用将电芯放空电,再用恒流按时的充电方法保证电芯的SOC接近一致。
(2)配组容量不足。由于电池的一致性问题与PACK制程误差,配组无法保证每串电池的总容量完全一致。因此,会出现总容量较低的单串电池,在各串初始SOC差异不大的情况下,电性能测试会出现“充高放低”。
(3)温度影响。在工作温度范围0~60℃内,温度越高,总容量发挥越大。此外,模组不同位置的电芯容量的发挥会出现一定差异,温度低的电池因容量发挥受限而出现“充高放低”问题。
单串电池容低存的原因很多,如电芯方面(电芯的质量,如内阻、电压、容量、自放电率,一致性等)、保护板或BMS方面、电池包模组结构设计、箱体结构设计、散热系统、配档标准、环境温度、制程操作等等都有密切的关系。