“过度放电”与“过度充电”的危害及防范措施

汽车   2024-12-24 20:57   北京  


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一、过度放电的危害

直白而言,过度放电是指电池包在剩余电量(SOC)低于保护阈值之后,仍然继续放电的现象。这种情况多发生在电池电量不足却长时间未进行充电的场景下。

对于动力电池而言,放电过程中,其内部储存的电能会逐渐释放,同时电压也会缓慢下降。当电压降至某一规定值时,我们应停止放电并及时充电,以恢复电池的储能状态。若低于此规定值继续放电,即为过度放电。

在过度放电,尤其是大电流过度放电的场景下,锂离子会在负极区域大量沉积,导致电解液分解和材料破坏。即便通过低电压充电,也只能部分恢复电池容量,甚至可能对电池的正负极造成永久性损坏,对电池容量的衰减影响尤为严重。这正如人饿到一定程度,会对身体健康产生不可逆的负面影响一样。

从三元锂电池内部结构来看,当锂电池剩余电量在15%~20%时充电较为合适。大多数厂家也会在剩余电量20%左右时,在车辆组合仪表区域发出提示信息,以提醒车主及时充电补能,从而保护电池。

二、过度充电的危害

与过度放电相反,过度充电是指锂电池实际SOC超过设定保护阈值(如95%)后继续充电,或电池包充电电压超过截止电压的情况。

动力电池在接近满电后继续充电,可能会导致热量在电芯内部大量积累,电池电压逐渐升高,最终引发电池鼓包、起火等现象。过充电流越大,电池发生热失控的时间越短,临界温度越高,区域温差越大,内外部温差也越大。这不仅会对电池包电芯造成不可逆的损伤,缩短电池寿命,还容易带来安全隐患。

若此时电池管理系统(BMS)无法提供保护,单个电芯的热失控可能进阶为热扩散,最终导致整车起火。

三、工程师如何防止“过放过充”

无论是过度充电还是过度放电,其后果都是消费者无法接受的。因此,在设计过程中,工程师会设置多重保护机制以避免这种现象的发生。

考虑到不同产品的电池包参数存在差异,过充过放功能通常被集成在整车的电源管理系统(BMS)中。在控制器唤醒状态下,BMS可以实时监控电池模组及电池包电压,计算并监控可用能量状态(SOC)和健康状态(SOH)等参数。

例如,当SOC超过或低于设定的阈值时,系统会自动停止充电、断开主继电器或提醒车主充电,以确保电池安全。此外,考虑到电芯状态和质量的一致性,BMS还会检测模组甚至电芯的电压、温度等状态。若超过设定阈值,系统会停止充电或降低充电/输出功率,开始主动或被动均衡,使电芯SOC状态尽可能保持在同一基准线上,从而降低过充过放的可能性。

四、消费者是否还需要担心过充问题

消费者无需担心电池过充问题。这一问题在功能设计阶段就已得到充分考虑。同时,在电动汽车设计验证以及法规认证阶段,也已进行多次测试。因此,消费者无需刻意防止电池过充,可放心正常使用。

然而,虽然无需特别考虑过充问题,但延长电池寿命仍需注意。为此,建议将电池SOC充电至80%~90%的区间。大多数纯电动车型都可以设置该值。在这一SOC区间内,电池既能保持在一个舒适的环境下工作,续驶里程也不会缩水太多,对延长电池寿命大有裨益。





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