鉅大鋰電 | 點擊量:0次 | 2020年01月03日
汽車動力電池組的參數與特性分析、均衡管理
動力電池被認為是未來汽車的電動汽車是電動源、電機和整車三大技術的結合體,電動源是電動汽車的核心部件,目前已經形成動力鋰離子電池及其專用材料的開發熱潮.做為一種新型的動力技術,鋰電池在使用中必須串聯才能達到使用電壓的需要,單體性能上的參差不齊并不全是緣于電池的生產技術問題,從涂膜開始到成品要經過多道工序,即使每道工序都經過嚴格的檢測程序,使每只電池的電壓、內阻、容量一致,使用一段時間以后,也會產生差異,使得鋰動力電池的使用技術問題迫在眉睫,而且必須盡快解決.
動力電池組的使用壽命受多種因素影響,如果電池組壽命低于單體平均壽命的一半以下,可以推斷都是由于使用技術不當造成的,首要原因當推過充和過放導致單體電池提前失效.本文結合鋰動力電池特性、電子電源、計算機控制技術研究動力電池組的使用技術,探討動力電池組的均衡控制和管理.
動力電池主要性能參數
1電壓
開路電壓=電動勢+電極過電位,工作電壓=開路電壓+電流在電池內部阻抗上產生的電壓降.電動勢由電極和電解質材料特性決定,電極的過電位與材料活性、荷電狀態和工況有關.金屬鋰標準電極電位-3.05V,3V鋰電池3.3~2.3V,4V鋰4.2~3.7V,5V鋰4.9V~3.0V
2內阻
電池在短時間內的穩態模型可以看作為一個電壓源,其內部阻抗等效為電壓源內阻,內阻大小決定了電池的使用效率.電池內阻包括歐姆電阻和極化電阻兩部分,歐姆電阻不隨激勵信號頻率變化,又稱交流電阻,在同一充放電周期內,歐姆電阻除溫升影響外變化很小.極化電阻由電池電化學特性對外部充放電表現出的抵抗反應產生,與電池荷電、充放強度、材料活性都有關.同批電池,內阻過大或過小者都不正常,內阻過小可能意味材料枝晶生長和微短路,內阻太大又可能是極板老化、活性物質喪失、容量衰減,內阻變化可以作為電池裂化的充分性參考依據之一.
3溫升
電池溫升定義為電池內部溫度與環境溫度的差值.多數鋰電池充電時屬吸熱反應,放電時為放熱反應,兩者都包含內阻熱耗.充電初期,極化電阻最小,吸熱反應處于主導地位,電池溫升可能出現負值,充電后期,阻抗增大,釋熱多于吸熱,溫升增加,過充時,隨不可逆反應的出現,逸出氣體,內壓、溫升升高,直到變形、爆裂.
4內壓
電池內部壓力,由于電池內部反應逸出氣體導致氣壓增大,氣壓過大將撐破殼體和發生爆裂,基于安全考慮,一方面鋰電池都設計了單向的防爆閥門,一方面用塑殼制造.析氣反應常伴隨著不可逆反應,也就意味著活性物質的損失、電池容量的下降,無析氣、小溫升充放電是最理想的
5電量
電學里,電量用Wh表示,是能量單位,一度電等于1kWh,電池常用Ah計算電量,對于動力電池側重于功率和能量大小,用Wh更直接一些,因為電池的電壓是變化的,其全程變化量可達到極大值的一半左右,用Ah計算電量不能正確描述電池的動力驅動能力,但Ah作為電池的電量單位自有其歷史和道理,在不引起歧義的地方兩種電量單位都可以使用
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