鉅大LARGE | 點擊量：5149次 | 2023年01月07日
電池包常見異常：電測"充高放低"
電池包是由多支電芯經過并聯和串聯后制成的，放電能量和壓差是衡量電池包性能的重要標準。在電性能測試后，部分電池包會出現放電能量不合格的問題，而單串電芯充高放低是導致該問題常見的原因之一，本文結合PACK工藝，對該問題進行詳細介紹。
什么是充高放低？
在電池包充放電時，為防止出現單體電芯的過充和過放，BMS會根據設定的保護電壓值各串電芯進行電壓保護。在充電過程中，當電池包中存在單串的電芯率先達到電壓保護上限時（磷酸鐵鋰電芯通常為3.65V），BMS即切斷電流，電池包結束充電，率先達到電壓保護上限的那一串即為充高；同理，在放電過程中，當電池包中存在單串的電芯率先達到電壓保護下限（磷酸鐵鋰電芯通常為2.3V），BMS亦切斷電流，電池包放電結束，率先達到電壓保護下限的那一串即為放低。
因此，電測中所謂的充高放低實際是指該兩種現象均發生在電池包內的同一串電芯。單串電芯的充高放低是由于該串總容量低于其他串電芯導致的。‍
為何單串電池總容量低會導致充高放低？
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
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%
電壓是電池荷電狀態（SOC）的外在表現之一。在正常情況下，電池的OCV大小由SOC決定，即電池的SOC和OCV相關，且SOC∝OCV。SOC越大，OCV越高（不同正極材料的電芯SOC-OCV曲線不同，磷酸鐵鋰電芯存在較長的電壓平臺，非等比例關系）。‍
在電池的PACK過程中，為了保證電池的一致性，首先會根據電壓段對電芯進行分選，同個電池包使用的電芯電壓基本一致。因此，在理想狀態下，各串電芯的初始SOC0可視為一致。
假設各串的總容量為Q，單串電池電性能測試前的初始容量為Q0，因此，其初始SOC0=Q0/Q。若存在單串的總容量Q低于其它串的總容量Q，由于初始SOC0和其它串一致，因此其初始容量Q0低于其他串的初始容量Q0，即：Q＜Q，Q0＜Q0，SOC0=SOC0。
電池包在充電時，由于各串電池通過的電流是一致的，設為I。因此，在同樣的時間內各串新增的容量也是一致的，設為I*t，此時其SOC變化如下：
SOC=(Q0+I*t)/Q=SOC0+I*t/Q
SOC=(Q0+I*t)/Q=SOC0+I*t/Q
由于Q＜Q，因此，I*t/Q＞I*t/Q，SOC>SOC，相對應的電壓OCV＞OCV（假設極化電壓基本一致，不做考慮，本文直接使用OCV表示電壓），該串的電壓會率先達到保護電壓上限。
同理，電池包在放電時，其SOC變化如下：
SOC=(Q0+I*t)/Q=SOC0-I*t/Q
SOC=(Q0+I*t)/Q=SOC0-I*t/Q
由于Q＜Q，因此，I*t/Q＞I*t/Q，SOC＜SOC，相對應的電壓OCV＜OCV，該串的電壓會率先降到保護電壓下限。
注：保證電芯初始SOC一致是模組制作的前提，通常采用將電芯放空電，再用恒流按時的充電方法保證電芯的SOC接近一致。
因此，充高放低重要是由于單串電池總容量低導致的。在實際PACK生產中，單串電池總容量低重要存在以下原因。
（1）模組存在虛焊。虛焊是指電芯和極片未焊接在一起的情況，因此在電性能測試的過程中，該支電芯完全未參和充放電。這會直接導致該串電池少一支電芯的容量，電池包出現明顯的充高放低。
（2）配組容量不足。由于電池的一致性問題和PACK制程誤差，配組無法保證每串電池的總容量完全一致。因此，必然會出現總容量較低的串，在各串初始SOC差異不大的情況下，電性能測試會出現充高放低。
（3）溫度影響。溫度關于電池的總容量發揮具有較大的影響，在工作溫度范圍0~60℃內，溫度越高，總容量發揮約大。由于電池包模組各異，一般模組邊緣的電池溫度會始終低于模組內部的電池溫度，表現為模組溫差。因此，模組不同位置的電芯容量的發揮會出現一定差異，溫度低的電池因容量發揮受限而出現充高放低問題。
