怎么使電池組容量效率最大化?

電池組的容量/能量效率最大化是指將電池包中所有串聯電池設置為相同的SOC,即使它們的容量不同。在所有時間內管理SOC,使電池組的輸出能量達到最大。為了使電池組輸出能量最大化,所有的電池電芯都必須充滿電。即,所有電池的SOC必須為100%。如果電池的容量不同,一些電池的充/放電就會比其它電池更多。例如,假設一個電池包有三個串聯電池,C1>C2=C3。均衡這個電池包的唯一方法是給容量較高的電池(C1)施加一個差分充電電流。

在電池包放電時也必須如此,否則當容量最小的電池達到關斷電壓時,整個電池包便會停止放電,而此時其它電池仍有剩余容量,這樣使總容量降低。長此以往,容量最小的電池便會比其它電池性能衰退更快,經過多個充/放電周期后將加速容量損耗。

通過匹配串聯電池的電壓,將從高容量電池汲取更多電流。放電時要求通過均衡消耗掉一些額外的電壓,在最后當所有電池都達到0SOC時,從電池包中獲得的總電能相對于均衡前仍然會增加。

通常圓柱形鋰離子電池(cylindrical cell)的質量控制通常都較好,電池容量差別不超過±3%。輸入容量基本上比較精確,差別不超過幾個mAs(毫安·秒)。因此,電池容量絕對值也基本準確,SOC的差異在幾個百分點以內。

鋰離子材料的化學屬性本身并不會造成電池不均衡問題,也不具有可逆自放電機理。但是,鋰離子電池還必須經過一個過程才能使性能穩定,并將產生不可逆損耗,多數此類損耗都出現在電池出廠之前。高溫放電以及在室溫下放置過久也會出現少量此類不可逆損耗,這種損耗的最大比例在10%以內。所有同時入庫或同時使用的電池發生這種損耗的機率一樣,因此這種情況不會引起電池不均衡問題。在出現不可逆損耗時還伴隨著少量可逆損耗,二者之間存在著某種比例關系。大部分在工廠中出現的可逆損耗在進行電池容量分類前已經被再次充電,因此這類損耗非常小,而且每個電池都一樣,不會引起電池不均衡問題。

引起電池不均衡的另一個原因是電池在裝配前被閑置過久,而如果將若干批生產時間不同的電池放到同一個電池包中將會加重這種不均衡。在這種情況下,通過容量分類但尚未裝配的具有不同可逆損耗的電池將隨著時間的推移累計更大的差異。即使在裝配成電池包后,如果包中的電池變化很大(尤其是當電池包放置過久),隨著時間推移,電池包內的電池不均衡也會加重。

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