電動(dòng)汽車的動(dòng)力性、續(xù)駛里程取決于電池的性能.電池不一致性是影響電動(dòng)汽車整車性能的主要因素。根據(jù)電池組不一致性對(duì)電池性能影響方式不同和作用原理不同,可以把電池的不一致分為容量不一致、電阻不一致和電壓不一致。
容量不一致
容量不一致性的影響可以分為3個(gè)方面:
①電動(dòng)汽車行駛距離相同, 因容量不同, 電池的放電深度也不同。在大多數(shù)電池還屬于淺放電情況下, 容量不足的電池已經(jīng)進(jìn)入深放電階段段, 并且在其他電池深放電時(shí), 低容量電池可能已經(jīng)沒有電量放出, 成為電路中的負(fù)載。
②同一種電池都有相同的最佳放電率, 容量不同, 最佳放電電流就不同.在串聯(lián)組中電流相同, 所以有的電池以最佳放電電流放電, 而有的電池達(dá)不到或超過了最佳放電電流。
③在充電過程中, 小容量電池將提前充滿, 為使電池組中其他電池充滿, 小容量電池必將過充電,充電后期充電電壓偏高, 甚至超出電池電壓最高限, 形成安全隱患, 影響整個(gè)電池組充電過程。
以上3個(gè)原因,使容量不足的電池在充放電過程中進(jìn)入惡性循環(huán), 提前損壞。
電阻不一致性
1)串聯(lián)組
在放電過程中, 串聯(lián)組中電流相同, 內(nèi)阻大的電池, 電壓降大, 能量損失大, 產(chǎn)生大量熱量, 而溫度越高, 內(nèi)阻越大, 能量損失越大.若熱量不能及時(shí)散失, 電池溫度將持續(xù)升高, 可能導(dǎo)致電池變形甚至爆炸的嚴(yán)重后果。
在充電過程中, 由于內(nèi)阻不同, 分配到串聯(lián)組每個(gè)電池的充電電壓不同, 將使電池充電電壓不一致, 隨著充電過程的進(jìn)行, 內(nèi)阻大的電池電壓可能提前到達(dá)充電的最高電壓極限,由此為了保證充電安全而不得不在大多數(shù)電池還未充滿的情況下停止充電。
2)并聯(lián)組
在放電過程中, 各并聯(lián)組電壓相同, 內(nèi)阻大的電池, 電流小.內(nèi)阻小的電池, 電流大。從而使電池在不同的放電率下工作, 影響電池組壽命.同時(shí)電池放出能量不同, 使相同工作條件下, 電池放電深度不同。在充電過程中, 由于內(nèi)阻不同, 分配到并聯(lián)組的充電電流不同, 所以相同時(shí)間內(nèi)充電容量不同, 即電池的充電速度不同, 從而影響整個(gè)充電過程.在實(shí)際的充電過程中, 只能在防止充電快的電池過充電和防止充電慢的電池充不滿之間采取折衷方法。
電壓不一致
電壓不一致主要影響在于并聯(lián)組中電池的互充電, 當(dāng)一節(jié)電池電壓低時(shí), 并聯(lián)組中其他電池將給此電池充電.這種聯(lián)結(jié)方式, 能量將損耗在互充電過程中而達(dá)不到預(yù)期的對(duì)外輸出。
案例分析
電池不一致性在充滿電時(shí)還表現(xiàn)不很明顯, 但經(jīng)過一段行車后(淺放電階段), 直觀從電壓角度將呈現(xiàn)出一定的不一致性, 在電池深放電(80%以上)時(shí)電池不一致性將是影響電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程的重要因素。
上圖顯示了BJD6100-EV 電動(dòng)大客車采用的鋰離子電池組在不同放電情況下電池電壓的不一致情況.從圖中可以看出, 在80%放電的情況下,單電池的最高電壓為3.3V,在電池的正常工作電壓范圍(2.8～4.25V)之內(nèi);最低電壓為2.5V,超出了電池的最低電壓,電池間的電壓差為0.8V。在此情況下繼續(xù)放電,電壓較低電池因沒有能量可以放出, 將產(chǎn)生永久性損壞。若壞電池沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn),使其和正常電池一起使用,它將成為電池組的負(fù)載,影響其他電池的工作,進(jìn)而影響整個(gè)電池組的壽命。所以在電池組不一致性明顯增加的深放電階段,不能再繼續(xù)放電.車輛良好的動(dòng)力性源于高功率,電動(dòng)汽車的高功率需要電池大電流放電,而大電流放電將加劇不一致性的形成。因此,電動(dòng)汽車的最大放電電流受到限制,從而影響了電動(dòng)汽車的動(dòng)力性。
BJD6100-EV鋰離子電池電動(dòng)公交車運(yùn)行試驗(yàn)證明了電池不一致性對(duì)電動(dòng)汽車性能的影響.隨著行駛里程的增加,電池的不一致將進(jìn)入惡性循環(huán).最直觀反映為運(yùn)行一段時(shí)間后出現(xiàn)的電池電壓不一致性增加.裝車時(shí),充電后單電池電壓的不一致性在0.1V以內(nèi),行駛2500km 后已經(jīng)達(dá)到0.2V。
摘自：電動(dòng)汽車電池組連接可靠性及不一致性研究，
作者：王震坡
