电池包为何出现充高放低与充低放高?
大家好!我是不言,这是我的第163篇原创文章。
今天来聊一聊锂离子电池常见的客诉问题:PACK电池包充高放低或者充低放高。
电池包的“充高放低”和“充低放高”是描述电池包充放电过程中容量表现异常的术语,其核心原因是电池组内单体电池的不一致性(如容量、内阻、老化程度差异)。本文解析容量衰减差异、内阻分化导致的BMS误判机制,并阐述分容配组与主动均衡的优化路径。
1. 充高放低
含义:充电时显示容量高于额定值,但放电时实际放出容量低于额定值。
示例:标称100Ah的电池包,充电显示充入105Ah,但放电仅放出95Ah。
原因:
单体容量衰减不一致:部分单体电池老化较快,实际容量下降。充电时,这些低容量单体先达到截止电压,触发BMS停止充电,导致其他单体未充满;放电时,低容量单体先放空,迫使BMS提前终止放电,造成整体放电容量的损失。
内阻差异:内阻大的单体在充电时电压上升快(虚高),BMS误判为已充满;放电时电压骤降,BMS误判为放空。
温度不均匀:低温区域单体性能下降,充放电效率降低,成为“短板”。
影响:
容量虚标:用户误以为电池包容量充足,实际可用容量下降。
加速老化:未充满的单体长期处于欠充状态,加剧容量衰减。
安全隐患:放电末期可能因单体过放导致析锂、热失控。
2. 充低放高
含义:充电时显示容量低于额定值,但放电时实际放出容量高于充电量。
示例:充电仅显示充入95Ah,放电却放出98Ah。
原因:
BMS校准误差:SOC(荷电状态)估算不准,充电时过早截止,放电时过度释放。
低温充电限制:低温下充电效率降低(如锂离子迁移缓慢),实际充入电量少,但常温放电时性能恢复。
均衡电路干扰:被动均衡在充电末期消耗高电压单体的电量,导致总充电量显示偏低。
影响:
误触发保护:充电过早停止,用户误以为电池故障。
潜在过放风险:放电时超出实际安全范围,加速电池老化。
循环寿命下降:长期欠充或过放导致活性材料结构破坏。
3. 根本原因:电池组不一致性
制造工艺差异:极片涂布厚度、电解液浸润度等微小差异,导致单体初始性能不同。
使用条件差异:温度分布不均(如模组边缘温度低)、充放电电流分布不均,加剧单体分化。
老化速率不同:某些单体因局部过热或过充/放,老化速度更快,形成恶性循环。
4. 解决方案
分容配组:出厂前严格筛选容量、内阻一致的单体电池成组。
动态均衡技术:
主动均衡:将高电量单体的能量转移至低电量单体(如电容/电感均衡),提升整体利用率。
被动均衡:在充电末期通过电阻消耗高电压单体的能量(成本低,但造成能量浪费)。
优化BMS算法:
结合安时积分+开路电压校正,提高SOC估算精度。
实时监控单体电压/温度,限制充放电边界(如单体电压差>0.3V时触发均衡)。
热管理设计:确保电池包温度均匀,避免局部低温导致性能下降。
5. 总结
充高放低:反映电池组存在“短板单体”,需警惕容量衰减和安全风险。
充低放高:多由BMS误差或低温导致需优化算法和热管理。
根本对策是通过分容配组、动态均衡和精准BMS管理,最大限度减少单体差异,确保电池包充放电容量符合设计预期。
以上内容均为本人日常工作,交流,阅读文献所得,由于本人能力有限,文中阐述观点难免会有疏漏,欢迎业内同仁积极交流,共同进步!
参考资料:
1.锂离子电池自放电检测方法研究,于海洲
2.电化学储能器件恒流与恒功率充放电特性比较,王超
原文标题 : 电池包为何出现充高放低与充低放高?

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