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锂电池不一致性的伤害及解决方式

锂电池不一致性的伤害及解决方式

来源:
2021/07/01 14:54
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【摘要】:

  不一致的危害及其处理方法

  锂电池厂家的回答是,电池的性能不一致,这是在生产过程中形成的,在使用过程中深化的。同样的电池组是弱的,并随着加速而减弱。随着衰老程度的加深,各细胞间参数的离散度增大。

  动力锂电池已成为电动汽车的主要动力来源。使用寿命长,能量密度高,改进潜力大。安全性可以改变,能量密度可以继续上升。在可预见的未来(据传在2020年左右),它将有可能在续航里程和成本效益上赶上汽油动力汽车,并进入电动汽车成熟的第一阶段。然而,锂电池也有自己的问题。

  电池性能的不一致在生产过程中形成,在使用过程中加深。同样的电池组是弱的,并随着加速而减弱。随着衰老程度的加深,各细胞间参数的离散度增大。

  目前,工程师应该在三个重要方面与单细胞不一致。单个电池被分组用于热管理。电池管理系统提供少量不一致情况下的均衡功能。

  1)排序

  理论上,不同批次的细胞不能同时使用。即使是同一批次的电池,也需要筛选同一电池组中相对集中的电池参数。

  排序的目的是选择具有类似参数的单元格。排序方法研究多年,分为静态排序和动态排序。

  静态分选是对开路电压、电池内阻、容量等特性参数进行筛选,选择目标参数,引入统计算法,设定筛选标准,最后将同一批次的电池分成若干组。

  动态筛选是对蓄电池在充放电过程中的特性进行筛选。有的选择恒流恒压充电方式,有的选择脉冲脉冲充放电方式,还有的比较各自充放电曲线之间的关系。

  静态筛选与静态筛选相结合,采用静态筛选进行初步分组,在此基础上进行动态筛选。有更多的群体和更准确的筛选,但成本相应增加。

  这是锂电池生产规模重要性的一个小演示。大规模发货使制造商能够进行更复杂的分拣,从而使电池组的性能更接近。如果数量太少,组数太多,一个电池组不能配一个电池组,即使是最好的方法也不能使用。

  2)热管理

  就电池的内阻而言,所产生的热量是不一样的。热管理系统可以调节整个电池的温差,使其保持在一个小范围内。热量较多的电池在高温下仍会上升,但不会与其他电池打开缝隙,变质程度也不会出现明显的缝隙。

  3)平衡

  单个单元的不一致性和某些单元的终端电压总是比其他单元更早达到控制阈值,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设计了一个均衡功能。

  其中一个电池首先达到充电截止电压,而其他电池则明显滞后。BMS可以激活充电平衡功能,或者通过连接电阻将高压电池的部分电荷消耗掉,或者将能量转移到低压电池。通过这种方式,切断状态被消除,充电过程重新启动,让电池组以更多的能量充电。

  到目前为止,细胞不一致性仍然是业界研究的一个重要领域。无论电池的能量密度有多高,如果不一致地干扰,电池组的容量都会大大降低。

 

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