電動汽車電池理論容量是指活性物質全部參加電池成流反應時所給出的電量。實際容量則是指在一定的放電條件下電池實際放出的電量。由于放電條件的不同,實際容量會有一定的區別。
電動汽車電池額定容量是指設計和制造電池時,規定或保證電池在一定放電條件下應該放出的最低限度的電量,常常被稱為標稱容量。值得注意的是,一個電池容量是由其中某個電極的容量來決定,而不是正、負極容量之和。因此,實際電池的容量決定于容量較小的那個電極,一般在實際生產中使負極容量過剩,那么正極容量則限定了整個電池的容量。
電池容量的測定方法與電池放電性能檢測的方法基本一致,有恒電流放電法、恒電阻放電法、恒電壓放電法、定電壓定電流放電法、連續放電法和間歇放電法等。根據放電的時間與電流的大小就可以計算電池的容量。
恒電流法是一種較常見的電池容量檢測方法,采用該方法的優點是在放電過程中電流穩定。恒電流法的放電容量與放電電流有很大的關系,并且放電溫度、充電制度、擱置時間等都會對容量有影響。在同樣的放電制度下,不同的充電制度對電池的充電效率是不一致的,因此電池的放電容量也會有區別。同樣,在相同的充電制度下,擱置10min與擱置1h再進行放電容量的測試,其結果也會有2%~5%的差別,具體視電池的自放電性能而定。
在恒電阻法測試容量的放電過程中,放電電流不是定值。放電開始電流較大,然后逐漸變小。而放電電阻越大,放電電流越小,產生的電壓降越小,工作電壓下降緩慢,放電曲線較平坦,放電容量也越大。
恒電阻放電過程中電池容量的計算通常用下式進行近似計算:
式中,Uav為平均放電電壓,即電池剛放電時的初始工作電壓與終止電壓的平均值。嚴格地講,Uav應該是電池在整個放電過程中放電電壓的平均值。
不同種類及新舊程度不同的電池不能混用,以免由于電動汽車電池容量的不匹配而引起過充過放等情況出現。另外,在電池組中,其整體性能一般是受性能最差的那只電池所決定的。對于一次電池來說,容量的檢測是破壞性的,因此只有通過嚴格的生產控制才能保證產品容量一致性。對于二次電池,除了嚴格的生產過程控制外,還應采用分選檢測來保證電池容量的一致。
所謂分選,即將電池以一定的容量區間范圍來進行區分。如對AA型MH-Ni電池,其標稱容量為1200mA·h,那么可以按1200~1225A·h、1225~1250mA·h、1250~1275mA·h等容量區間將電池分類。當然,對于區間及區間間距的選擇可根據實際的需要來確定。
分選檢測一般可分為兩種:容量分選與特性分選。
特性分選也稱為曲線分選,是在容量分選的基礎上引申出來的。容量分選即如前所述的以容量區間來對電池進行劃分,而特性分選是在滿足容量分選條件的前提下,對處于同一容量區間內的電池根據不同的電壓特性來進行區分。在對電壓特性要求嚴格的情況下,還可根據整條放電曲線的形狀來對電池進行特性分選。如下圖所示,以圖中的實線為基準,確定出曲線的偏離程度,在圖中以虛線表示,放電曲線落在二條虛線所夾范圍內的電池就可通過分選挑選出來,使之具有嚴格的一致性。
圖示:二次電池的特性分選
以上對二次電池的分選一般都是通過計算機控制來實現的,大多數的自動分選設備都配備有相應的軟件,可以方便地實行這些操作,一般說來,手動分選設備僅可以滿足容量分選的需要,但基本上不能進行特性分選,即便在容量分選的情況下,也需浪費大量人力才能完成,且操作上較麻煩。現在大多數二次電池的生產廠家都采用自動分選設備來進行分選操作,分選的條件由計算機設定后發送至設備,符合條件的電池就會被指示出來。
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