電動(dòng)汽車鋰離子電池組不一致性分析

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科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)２００９ＮＯ．２５

工程技術(shù)

電動(dòng)汽車鋰離子電池組不一致性分析

初超齊鉑金杜曉偉

（北京航空航天大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院北京１００１９１）

工程技術(shù)

計(jì)算其平均電壓Ｅ；以２０號(hào)單體電池為例，如圖３所示為２０號(hào)單體電池電壓和平均電壓Ｅ隨時(shí)間變化的曲線圖。如圖４所示。為放電中止時(shí)鋰電池組各單體電壓數(shù)據(jù)圖。

如圖３所示，２０號(hào)單體在整個(gè)充電過(guò)程中都比平均電壓低，也最先達(dá)到截止電壓（本試驗(yàn)中規(guī)定為３Ｖ）。而在２０號(hào)單體達(dá)到截止電壓時(shí)，如圖４所示單體平均電壓Ｅ僅為接近３．１０Ｖ，若按電池組平均電壓顯示，電池組還能繼續(xù)放電，而實(shí)際上該電池組已經(jīng)不允許再放電，影響鋰電池組的放電性能，影響鋰電池組的放電性能。同時(shí)１２號(hào)、２７號(hào)、３２號(hào)單體電壓偏高，并且偏離Ｅ的程度相對(duì)較大。

２００９ＮＯ．２５

科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)

數(shù)目Ｎ為奇數(shù)時(shí)，ｎ＝（Ｎ＋１）／２），計(jì)數(shù)次數(shù)為ｎ，是采集ｎ次鋰電池組所有單體電壓。以本試驗(yàn)為例即要采集４０次鋰電池組電壓，可以分別判別８０只單體的離散程度，求和可作為鋰電池組的整體離散度；i—第i次計(jì)數(shù)；Emaxi—第i次計(jì)數(shù)中單體電池電壓的極大值，在該次計(jì)數(shù)中不包括在第一次至第i1次計(jì)數(shù)中所使用的單體電池電壓的極大值；Emaxi—第i次計(jì)數(shù)中單體電池電壓的微小值，在該次計(jì)數(shù)中不包括在第一次至第i1次計(jì)數(shù)中所使用的單體電池電壓的微小值；Ei—代表第ｉ次計(jì)數(shù)電池組平均電壓。鋰電池組的整體離散度反映的是整組電池的不一致性。

電池組整體一致性較差，有大量的單體出現(xiàn)不一致性問(wèn)題，鋰電池組不能繼續(xù)使用，需要改善整個(gè)鋰電池組的性能。

３結(jié)論

通過(guò)對(duì)８０支錳酸鋰電池組在常溫下進(jìn)行１Ｃ、２Ｃ、３Ｃ、４Ｃ充放電試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示所研究的鋰電池組的不一致性比較明顯。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)分析，提出由鋰電池組整體離散度和單體離散度共同描述鋰電池組的不一致性的方案。鋰電池組的整體離散度反映的是鋰電池組整體的不一致性。單體離散度反映的是在鋰電池組中個(gè)別單體電池電壓與電池平均電壓的不一致性。此方案能夠較好地判斷鋰電池組的不一致性，提高了鋰電池的使用性能。

２不一致性判斷條件

基于上述試驗(yàn)分析，試驗(yàn)中鋰電池組在充放電過(guò)程中不一致性現(xiàn)象比較明顯，影響電池的充放電性能。判斷鋰電池組的不一致性，既要考慮電池組中單體電池的不一致性，也要考慮鋰電池組整體的不一

［４］

致性。因此，本文建立由整體離散度和單體離散度共同描述鋰電池組的不一致性的聯(lián)合模型。式（１）描述的是鋰電池組的整體離散度；式（２）描述的是單體電池離散度。

εj=

(EjE)

ε=∑(EmaxiEi+EminiEi/nEi（１）

i=1

n

式（１）中，ε—電池組整體離散度；ｎ—計(jì)數(shù)次數(shù)（當(dāng)串聯(lián)電池組單體電池?cái)?shù)目Ｎ為偶數(shù)時(shí)，ｎ＝Ｎ／２；當(dāng)串聯(lián)電池組單體電池

式（２）中εj—單體電池離散度；Ej—代表第ｊ節(jié)電池端電壓；Ｅ—平均電壓。單體電池離散度描述的是在鋰電池組中個(gè)別單體電池電壓與電池平均電壓的不一致態(tài)勢(shì)。

分析上述充放電試驗(yàn)圖數(shù)據(jù)曲線，單體電池電壓偏離平均電壓最大約０．１Ｖ；平均電壓Ｅ大致為３～４Ｖ。根據(jù)上述鋰電池組的離散度模型分析，將數(shù)據(jù)代入式（２），計(jì)算出該鋰電池組單體電池離散度標(biāo)準(zhǔn)為２．５％～３．３％。上述２Ｃ充電試驗(yàn)過(guò)程中，７號(hào)單體的單體離散度在充電過(guò)程中在離散度標(biāo)準(zhǔn)范圍中，判斷其為不一致。對(duì)整體離散度計(jì)算，