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电池的使用及常见问题

电池的使用及常见问题

副标题

1、电池使用:


使用前仔细阅读使用说明书或咨询厂家,以明白电池如何正确使用;

按照电器指示将电池的正负极正确装入用电器具中;

禁止将新、旧电池或不同种类、型号电池混合使用;

禁止对一次性电池充电;

禁止加热或拆解电池,更不能把电池投入水中、火中;

禁止将电池短路,以防电池爆炸、漏夜或造成其它危险;

如果发现电池有异常情况,诸如:气味难闻、漏夜,电池外壳破裂、变形等,请立即停止使用;

把电池放到儿童不易够到的地方;

如果电池漏夜且不慎进入眼中,立即用清水冲洗,情节严重者看医生;

电器长期不使用,应把电池从电器中取出,放在干燥、阴凉处。


2、什么是锂亚电池电压滞后 ?

      电压滞后是锂亚硫酰氯电池的一大特性,也是该种电池存在的基础,其原理如下:组成电池的亚硫酰氯电解液是一种强氧化性的化学物质,它同时起了电解液和电池正极活性物质的作用,亚硫酰氯与电池的负极活性物质金属锂接触后,在金属锂表面上立即形成一层致密的钝化膜,这一层钝化膜是一种离子导体,锂离子能在钝化膜中进行迁移,但由于其迁移的速率很小,因此会阻挡电池进行反应,当电池中流过的电流不大于1μA/cm2(金属锂表面积)时,钝化膜中锂离子的迁移速率能够满足要求,当电流较大时,钝化膜中锂离子的迁移速率的限制产生严重影响,钝化膜两端产生很大的电压降,此时具体表现就是电池负载电压低;随着电流的不断流过,钝化膜逐渐破裂,两端的压降逐渐下降,电池的负载电压就逐渐上升直至正常。钝化膜的逐渐破裂过程就是电池电压滞后的消除过程。当电池长期处于微小电流放电或贮存情况下,电池的钝化膜会逐渐加厚,电池的电压滞后也会加重,严重时最低电压会降到2V甚至更低,此时就会影响用户的使用,如果在电路上未采取措施,就会由于瞬间电压太低,使仪器不能正常使用。



3、电池均衡,基本上已经触及了BMS的核心区域,首先需要明白几点问题。


  a.电池均衡是有限度的,效果需要用一定


  电池均衡,基本上已经触及了BMS的核心区域,首先需要明白几点问题。


  b.电池均衡是有限度的,效果需要用一定的参数进行评价。


  c.电池均衡在HEV和EV里面,要求有很大的区别。


  d.电池均衡的效果必须与成本和额外的能量消耗进行博弈和妥协。


  而且其实有必要搞清楚为什么要进行均衡,从几篇论文中,可以得到一些明确的阐述:


  SAE_Battery Charge Equalization?State of the Art and Future Trends


  SAE_A Review of CellEqualization Methods for Lithium Ion and Lithium Polymer Battery Systems


  这两篇文章都是对这个方面较为全面的论述,中文的文章有一文《动力电池组特性分析与均衡管理》写得比较全面,但是可能太抽象了。


  均衡的原因:


  EV和HEV都需要在充电和放电阶段承受很大的瞬间电流,充电的时候表现在制动能量回收(regenerative braking current)。对于锂电池而言,这么大的充电电流可能是部分较满的电池直接超过损坏的电压区间。


  放电阶段则是电机在启动和汽车加速的时候,需要很高的瞬间能量。大的放电电流,可能让某些电池处于深度放电的状态,一是影响输出电流,二是电池本身就会损坏。


  2010 Honda Insight-II的示意图片


  对于上述的电流计算,其实和整车有很大的关系,相信在后面找到充分的资料和计算公式以后,可以把能量管理单元(Energy Storage System)动力单元(Power Train Sytem)和最终的车体环境的参数建立一些计算和评估的公式,在对比当前卖得一些“电动车”时候可以做出一些初步的Review.


  电池单体的差异主要表现在内阻和随着时间推移和温度变化时候,容量会有差异。高内阻和低容量的电池,在放电电流大的时候会出现更大的电压摆幅。与标准电池差异大的电池更容易损坏,因此某种程度上,需要使用均衡的算法,使得整个电池组摆脱短板效应。


  均衡的方法分类:充电均衡,放电均衡和动态均衡。


  a.充电均衡在充电过程中后期,部分电池的容量很高,其单体电压已经超过设定的限制的时候(一般要比截止电压小)时,BMS控制均衡电路开始工作,控制这些容量满的电池少充,不充甚至是转移能量,以达到在整个电池组的容量小的电池继续充电并且容量满电池不损坏的目的。


  充电均衡的功能是防止电池组内的电池过充电,部分结构在放电使用中,可能会带来的某些负面影响。由于充电均衡仅仅保证了电池在充电中,容量最小的电池不过充,在放电过程中,它能释放的能量也是最小的,因此这些电池过度放电的可能性很大。如果BMS控制不好的情况下,这些容量小的电池已经处于深度放电条件下,电池组的整体仍蕴含较高的能量(表现在电池组电压较高)。往往充电均衡需要与放电均衡一起使用。


  b.放电均衡在电池组输出功率时,通过补充电能限制容量低的电池放电,使得它单体电压不低于预设值(一般要比放电终止电压高一点)。


  补充一下:预设值是很难设计的,与不同的电池种类有很大的关系。两个重要参数充电截止电压和放电终止电压,均和电池温度,充放电流很关。


  c. 动态均衡:工作与电池充电状态,放电状态态,还是浮置状态(idle),可通过能量转换的方法实现组中单体电压的平衡,实时保持相近的荷电程度。 事实上,关于idle状态的转化可能引起额外的能量消耗,因此需要谨慎评估,不能把电池自己的能量转来转去,最后都变成热量消耗掉了,这是工程师最忌讳的均衡完美主义。打个比喻是,削甘蔗,为了保持每段的均匀,不断把长的削断,最后把所有的甘蔗都削没了。

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