为何一致性这个问题会被提出来?新能源车辆驾驶里程要求越来越长。在这样的情况下,就须要有更多的电板来进行串并联能够满足电动车使用需求。电瓶串并联过程中就提出了对电瓶一致性的要求,一辆特斯拉有七八千个18650电板,而只有所有电瓶进行串并联能够达到一辆车的电量需求。
这么电瓶一致性到底有哪些影响?在并联的时侯,倘若三个电瓶并联而它们的一致性不好,会发生哪些呢?我们发觉:充电的时侯阻抗大的电瓶在前期充电的电压会大大的大于平均电压,并且后期都会大幅降低,由于在规定时间内所有电瓶的容量都要一样,所以才会出现这条红线。
如图所示,电瓶电压忽然降低,这样导致的结果就是剧烈吸热,就会导致好多问题。而热效应又进一步加速了不一致性,在放电过程中也同样是这些情况,容量低的电瓶很早都会达到放电的结果,这样的话就须要复杂的BMS(电瓶管理系统)。并且使用电瓶管理系统的结果就是促使整个系统的能量没有达到最高最优的位置,这就是一致性的问题。
一致性这个问题过去都是用容量、电压、内阻、SOC、温度等人为的参数来定义,例如说那些参数大于1%或则2%就觉得它是一致的。但是还有更多的时侯是设备的检测偏差,由于假如偏差要求是1%的话,设备的检测偏差大多数都是2%~3%,这样的话设备的偏差都小于对一致性的要求,都会导致好多问题。
所有参数实际就会在电瓶的充放电曲线表现下来。例如说容量不一样,电流不一样,电阻不一样等等,致使充放电曲线不一样。从这个思路来出发,就可以用它的充-放电曲线来表示,在过去是把充-放电的曲线置于一上去对比,但这样也很复杂。
这么我们就提出一个电板串联上去的方式。串联有哪些益处?首先第一个用处就是不须要讲电压精度,由于通过每一个电板的电压都是一样的,只需检测它的电流,但是电流的检测是可以达到很高精度的。这样就有一个很精密的方式来测试和评估一致性,这是这个方式的原始思路。
我们做了一些实验:找了两家美国电瓶品牌,两家中国电瓶品牌,还有一家德国电瓶品牌,前期早已做了一次性筛选,得到结果比较比较好的电瓶。我们先进行称重检测,从这种指标上我们也看得下来,台湾日本的标准差都要比中国小一些,我们这方面的标准差要大一些,说明我们的制造水平跟韩国还有差别。
再来看电瓶的性能:把它们串联置于一起,还会发觉这种电瓶它们的曲线基本都是比较好的。并且充电终点会有一些偏差,放电终点也会有一些偏差。在放电终点之后,让电瓶静置一段时间再看它的电流,也会有一些偏差。这么我们把这种偏差用来进行剖析,都会发觉在这种偏差上面,公差最大,离散最大的是放电的时侯的起始电流,其他的公差都十分小,假如那边偏差是最大,我们就用这个偏差来评判。所以我们就发觉:虽然电流偏差就可以来十分精准的评判电瓶一致性问题。我们可以来看这点,放电末端它的公差是最大的,充电末端特别小,静置30分钟之后稍大一些,而且也十分小,所以放电末端是比较比较大的。
这么这个含意是哪些呢?假如我控制住了放电末端,这么其他值肯定都比它小,所以取一个最大的公差来进行剖析筛选。例如说两百个电板,从放电末端来筛选一致性最好的20/40个电板,再来剖析公差,就发觉充电末端筛选前后几乎没哪些区别,而且放电末端公差变似乎增加,放电后的净值也减少。所以只要放电末端的增加,这么其他地方都增加,要么不变。
所以用放电末端来标志电瓶一致性是一个十分有效的参数。我们也可以把放电末端的参数来的进行正态分布比较。我们来瞧瞧自己手里领到的电瓶离散度是不是符合于正态分布?由于通常来说,我们你们都觉得制造水平是符合正态分布。并且我们的结果可以显示出:有些电瓶的公差比较符合正态分布,有些不太符合。
我们又对这个问题进行了深入的剖析,后来发觉是各个生产厂家的质量控制的优缺不同,最后会导致一致性的离散不一样。通过这些剖析,我们可以指导提升鞋厂的制造水平,这一点是十分有用的。我们也可以对产品进行评估,通过这种数据的评估,我们得出:法国的电瓶一致性指标非常好充电电池串联和并联的区别,国外的产品跟美国的产品差不多在同一个数目级上,美国的产品一致性会稍好一些充电电池串联和并联的区别,这就彰显了电瓶的制造水平。我们把通过一致性筛选比较好的电瓶,在库房里放三年再掏出来再进行筛选,看静置三年之后,一致性变化如何样。我们发觉台湾的产品一致性仍然是最好的。这说明日本在制造水平上确实是值得我们学习的。美国的产品稍为比我们好一点。
之后我们用自己筛选的电瓶做了一个串联之后的循环(不加BMS的循环),我们随机筛选电瓶发觉:假如是从市场上买来的电瓶串连上去就做循环,这么它还是有一定的衰减。我们筛选之后,衰减基本就跟单体电瓶是在同一个水平上,所以一致性筛选的方式还是十分有效的证明了这一点。
总结:我们提出了一个一致性筛选的简单快速有效的方式。是用串联的方式,通过使每位电瓶的电压绝对相同,看电瓶的电流变化来进行筛选。通过正态分布剖析我们也可以对厂家的生产环节的质量控制进行一定的判断,对提高制造水平有一定的帮助,因而评估各个厂家电瓶一致性的制造水平。