六、电池的“不一致性”对电池性能的影响
(1)两个电池之间的“不一致”性在充电时的表现在用同一型号、同一批量的两个单体电池或两个电池模块组成串联或并联的电池组中,充电时可能产生性能“不一致”的现象。如图58所示为性能“不一致”的两个电池在充电时的情景,1号电池充电的可接受电流大于2号电池充电的可接受电流。若将1号电池和2号电池串联,以Ic的电流充电时间为t1时,Ic首先和2号电池可接受电流曲线相交,然后到充电时间为t2时,方可与1号电池可接受电流曲线相交,1号电池处于正常充电状态。但在t1~t2这段时间,2号电池却处于“过充”的充电状态,2号电池中的水被电解,产生大量的热量,当热量达到足够大时,2号电池将发热以致损坏。若要控制2号电池正常充电,则因为受到2号电池的影响,1号电池处于“欠充电”状态,而无法达到额定的充电量。
(2)两个电池之间的“不一致”性在放电时的表现在用同一型号、同一批量的两个单体电池或两个电池模块组成串联或井联的电池组中,放电时可能产生性能“不一致”现象。如图59所示为性能“不一致”的两个电池在放电时的情景,1号电池放电时的可释放电流大于<号电池放电时的可释放电流。若将1号电池和2号电池串联,以Ic的电流放电时间为L1时,IC首先和2号电池可释放电流曲线相交,然后到放电时间为t2时,方可与1号电池可释放电流曲线相交,1号电池处于正常放电状态。但在t1~t2这段时间,2号电池却处“过放”的放电状态,2号电池由于过放电,活性物质被损坏,产生大量气体。若要控制2号电池正常放电,则1号电池的电量不能充分放出,因为受到2号电池的影响,而不能达到额定的放电量。
在电动汽车的动力电池组中若存在个别或少数电池有“不一致”时,会对动力电池组的性能及寿命造成严重影响。通常通过动力电池组的管理系统,发现并剔除“不一致”的电池,以提高动力电池组的性能及寿命。
电池“不一致”性的监测与管理,是根据采集到的单体电池容量和电压的数据,对电池组中单体电池的“不一致”性进行监控与管理来控制电池组的均衡充电的,应及时地发现并剔除性能有缺陷的单体蓄电池,保持电池组的“一致性”。
(3)电池组的均衡充电
①两个动力电池模块之间存在“不一致”时的均衡充电电路对于两个以上电池“不一致”的现象,可以在两个“不一致”电池B1与B2之间装置一个“均衡充电电容”c及自动控制开关S1和S2。在控制单元控制下,当电池B1接通控制开关S1,电池B1是“均衡充电电容”c充电。电容c充电完毕,截断控制开关S1,接通控制开关S2 1电容c对电池B2进行充电;将电荷转移到电池B2,使电池B1与B2之间的电压差异减小(图60)。
②电池组(堆)“不一致”时的均衡充电电路当电动汽车将多个电池模块串联或并联为电池组(堆)时,多个电池模块组成的电池组的“不一致”表现为充电时受到充电性能较差的电池影响,整个电池组处于“欠充电”状态,放电时受到放电性能较差的电池影响,放电性能较差的那个电池首先发生“过放”,使用时间越长,性能较差的那个电池会损坏越快,而使得整个电池组的寿命降低。
在多个电池中某个电池存在“不一致”的现象,可以在电池B1、B2、B3、B4…之间安装一个共用的“均衡充电电容”c及自动控制开关S1、S2、S3 、S4…在控制单元控制下,当电池B7接通控制开关S1,电池B1为“均衡充电电容”c充电。电容c充电完毕,断开控制开关S1,接通控制开关S2,电容C对电池B2充电,将电荷转移至电池B2,使电池B:与B2之间的电压差异减小,经过B1、B2 、B3 、B4…电池之间的均衡控制,电容L将最高电压的电池B二的电荷转移到最低电压的电池By上,实现电池之间的电压均衡(图61)。