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电芯性能的不一致在生产过程中形成,在使用过程中加深。 同一电池组中的电芯总是弱时弱,加速时弱。 随着老化程度的加深,各个电芯之间的参数离散程度增加。
目前,工程师在处理单电芯不一致性问题时,应从三个方面考虑。 单体电池分选,分组后热管理,电池管理系统在少量不一致的情况下提供均衡功能。
1)排序
理论上,不同批次的电池不应该混用。 即使选择同一批次的电芯,参数相对集中的电芯也应该放在一个电池组和同一个电池组中。
分选的目的是选择参数相近的电芯。 研究多年的分离方法主要分为静态分离和动态分离。
静态分选:筛选电芯的开路电压、内阻、容量等特征参数,选择目标参数,引入统计算法,设置筛选标准,最后将同一批次的电芯分成若干组。
动态筛选就是筛选电芯在充放电过程中的特性。 有的选择恒流恒压充电过程,有的选择脉冲冲击充放电过程,有的比较自己的充放电曲线关系。
动态排序和静态排序相结合。 静态筛选用于初步分组,在此基础上进行动态筛选。 这样划分的群体更多,筛选准确率更高,但成本也会相应上升。
这是动力锂电池生产规模重要性的一个小证明。 大规模出货使得制造商能够进行更精细的分选,并获得性能相似的电池组。 如果产量太少,组数太多,一个批次装不上电池组,也没有什么好办法。
2)热管理
针对电芯内阻不一致,发热量不同的问题。 热管理系统可以调节整个电池组的温差,使其保持在较小的范围内。 发热量多的电芯温升仍然较高,但不会与其他电芯拉开缝隙,所以劣化程度不会有明显差异。
3) 均衡
个别电芯的不一致。 一些电芯的端电压总是领先于其他电芯,最先达到控制阈值,导致整个系统容量下降。 为了解决这个问题,电池管理系统BMS设计了均衡功能。
某个电芯最先达到充电截止电压,而其他电芯的电压明显滞后。 BMS启动充电均衡功能,或接电阻将高压电芯的部分电量放电,或将能量转移至低压电芯。 这样就解除了充电的截止条件,重新开始充电过程,给电池组充电更多的电量。
热敏电阻。 一些电芯装有热敏电阻。 一旦发生过流,达到一定温度后电阻急剧增大,电路中电流减小,阻止温度进一步升高。
保险丝和电芯均装有具有过电流熔断功能的保险丝。 一旦发生过流风险,电路将被断开,避免发生恶性事故。
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