鉅大LARGE | 點擊量：16289次 | 2019年05月10日
電池 過充和過放的危害及其表現(xiàn)
蓄電池都有一個安全使用的電壓區(qū)間，最高電壓和最低電壓俗稱充放電終止電壓或充放電截止電壓，當(dāng)電池的實際工作電壓長時間低于放電終止電壓或者長時間高于充電終止電壓時，電池內(nèi)部將發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的傷害，嚴(yán)重傷害電池，，性能下降，俗稱衰減，其重要電氣參數(shù)表現(xiàn)為容量下降、內(nèi)阻上升，有時還會發(fā)生自放電率上升，這些參數(shù)的改變直接會在充放電時變現(xiàn)出來。“衰減電池”的主要表現(xiàn)如下：
第一，電壓的表現(xiàn)。充電時電壓快速上升，上升速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過電壓平均上升速度；放電時電壓快速下降，下降速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過電壓平均下降速度。
第二，溫度的表現(xiàn)。由于內(nèi)阻的明顯增大（內(nèi)阻還會隨著充放電次數(shù)的增加逐漸增大），內(nèi)阻原因引起的溫升始終是組內(nèi)最高的，無論是充電還是放電，都會引起電池組局部高溫，高溫還會進(jìn)一步加速“衰減電池”的進(jìn)一步衰減。
第三，容量和充放電時間的變化。電池組無論是充電容量還是放電容量都會因為衰減電池的存在明顯減小，與之對應(yīng)的是充放電時間的變化，充電時間很短就會提示電池組充滿電，放電時很快就會提示電池組放電結(jié)束。
使用單體電池供電設(shè)備，很容易監(jiān)測和控制，一般不容易發(fā)生過充和過放問題。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
對于電池組而然，人們往往認(rèn)為每一塊單元電池的電壓始終都是相同的，不會出現(xiàn)大的差異，只要整組電池不過充和過放就行，單元電池的過充和過放問題極易被忽視，即使有一兩個單元發(fā)生了過充和過放問題也不會在整組上明顯表現(xiàn)出來，不通過專業(yè)儀器檢測很難發(fā)現(xiàn)，因此，電池組更容易發(fā)生過充和過放的問題。
防止電池過充和過放是BMS的基本功能，但現(xiàn)實是，過充問題并沒有因為BMS的存在而徹底解決，由于無法高效解決電池組的一致性問題，單元電池的過充問題依舊存在，也就留下了隱患。
2018年，全國已經(jīng)有包括特斯拉、眾泰、野馬、江鈴、力帆等多個品牌的電動車發(fā)生自燃，2019年4月21日，上海特斯拉電動汽車在地下停車場發(fā)生自燃，車輛自燃前剛剛完成充電操作。5月3日，美國舊金山一輛特斯拉ModelS型純電動汽車在私人車庫內(nèi)停放時，車體突然冒出白煙，幸被消防人員及時撲救，無人傷亡。自燃事件再次將電動汽車安全問題向前推動了一大步，兩臺車當(dāng)時并未處于充電狀態(tài)，“自燃”原因待查，但多指向電池發(fā)生內(nèi)短路引起的。理論研究和實驗證明，鑒于鋰電池的電極材料、隔膜、結(jié)構(gòu)等多方面因素，鋰電池的過充電（過充電電池容易發(fā)生過放電）是發(fā)生內(nèi)短路的主要原因。
在排除各種外力作用和電池自身缺陷的原因后，一致性問題依然普遍存在的根本原因還是BMS的“管理”作用沒有做到，大多數(shù)處于“監(jiān)測”和“提示”層面，不具有處理“一致性”問題的操控能力。
熱失控發(fā)生之前，異常單元電池的溫升一定會發(fā)生明顯的偏高異常，如果單元電池配備獨立的溫度傳感器，結(jié)合該單元電池的實時電壓、內(nèi)阻等監(jiān)測信息應(yīng)該可以對該單元電池提前做出異常預(yù)警，同時啟動對應(yīng)的管理策略，例如主動降低充電電流、減緩充電速度，防止溫度上升過快；如果是放電時間，則應(yīng)主動降低放電電流，防止溫度上升過快，這都可以有效降低“異常”單元電池的熱失控風(fēng)險，提高安全性。但這些措施都是在電池組一致性無法得到根本性解決前提下的自身保護(hù)功能，只是一種權(quán)宜之計，真正最需要解決的是如何提高和穩(wěn)定電池組的一致性問題，如果電池組的一致性問題得到高效解決，那么，熱失控問題的發(fā)生概率就會大幅度降低。
目前，基于成本和技術(shù)原因，電動汽車所使用的電池均衡基本都是被動均衡（也包括主動控制下的被動均衡），充電期間，衰減單元電池被過充的概率非常大、溫升也最高，如果熱管理系統(tǒng)無法滿足要求，發(fā)生“熱失控”風(fēng)險以及引發(fā)的爆炸、著火的概率就會呈指數(shù)式增加，上海特斯拉汽車充電約一個小時后自燃的原因，極有可能是個別單元熱失控引起電池內(nèi)部短路，繼而引發(fā)電池組的問題單元著火并引燃汽車。
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