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2.1.4 电池性能和状态参数分析

电池无论是在静置状态还是在工作状态,其主要的性能参数均表现为电池电压和电池内阻,状态参数主要是电池的容量和电池的SOC(荷电状态),外界影响因素主要是充放电电流和环境温度。

如果电池没有与外界进行能量交换,一般可以通过电池的开路电压(OCV)来对电池进行描述。而电池的开路电压(OCV)与SOC的非线性关系可以通过反复的充放电试验得到实验数据,并通过数据拟合的方法得到其关系描述。SOC的个体不同会间接导致OCV参数差异化增大。这是一个OCV和SOC之间连锁的效应。所以采用OCV对存在差异的电池组进行定性分析,尤其是在静态状态下,是可行的。

如果电池是处于正常工作的状态,这时就需要用电池的工作电压,对电池表现出的动态特性进行描述。而且在串联电池组这种成组方式下,流经各电池的电流是相同的,因此,工作电压的变化速率和变化趋势也能够看成是对电池内阻变化的反映。在工作电压参数上表现出的差异,同样可以看成是一种对组内各电池单体劣化程度的体现。因此,这种包含了电池动态特性、充放电特性以及老化程度的综合指标,可以对动力电池的动态一致性评价起到很好的指导作用。

锂离子电池的开路电压和工作电压是电池外在表现出的性能参数,而电池的内阻则是引发这种外在参数差异的直接因素。描述锂离子电池各基本组件接触面的接触电阻,通常用欧姆电阻表示;相对的,在正常使用过程中,电池内会发生频繁剧烈的电化学反应,由此会形成由于内部化学物质浓度不均匀产生的极化内阻。所以,电池在电压方面体现出的不一致和电阻方面表现出的不一致,都能够在一定程度上体现出电池在动态特性上的差异。内阻参数所表现出来的差异,直接体现了电池在能量上的损耗,同时,内阻会受使用环境温度的变化而变化,成正比关系增长,换句话说,也会反映到整个电池组的不一致性。

电池的内阻变化不均衡造成数值上的差异多半会成为其他参数差异的原因。同时,电阻本身,无论是欧姆内阻还是极化内阻,都与温度成正比趋势变化。就电池的一个单一使用过程而言,在充电和放电两个过程中,都会发生由于组内电池的电阻不同,瞬间的压降也不同,导致电阻较大的电池单体,在电压跳变中,跳变的数值和时间都与其他电池不同,当流经电池组的电流稳定后,电池组整体的输入功率和输出功率,与整体差异性较小的电池组相比,其功率特性要更好。

电池的状态信息通常包括了对当前工作状态、工作点设置以及相应循环寿命的描述。而在常用的工作状态中,通常把电池的SOC作为主要状态参数,也作为动态特性的体现,是对电池工作电压和内阻变化的综合体现,以SOC作为技术指标可以省去对众多性能参数进行逐一排查的工作。也就是说,SOC的差异是多个参数耦合作用下产生的,多数情况下,电池不一致性的加剧可以从SOC的差异增大体现出来。 J2ig7aPUYFxSt7SSWFvzVn9YHCIYC2RdkKkpWKoiouaPqeFl0fWvo9DcDVD46oms

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