混合電動(dòng)車(chē)用MH—Ni電源系統若干問(wèn)題探討

2.1 電池的容量

　　在應用過(guò)程中，電池容量的一致性是無(wú)法進(jìn)行檢測的，主要應考核初始狀態(tài)時(shí)（即系統電池組裝配前）各電池容量的一致性。

　　在前面SOC情況的討論中，可以知道，SOC的最大偏差可以允許13%，這也是電池容量差別的最大允許要求，即低于此偏差即不影響系統的正常應用。

　　在實(shí)際生產(chǎn)中，目前大部分廠(chǎng)家都控制在5%，這已經(jīng)能夠完全滿(mǎn)足電動(dòng)車(chē)的要求。

　　2.2 電池的電壓

　　電池電壓的一致性與SOC有較大關(guān)系。首先要確定電壓一致性的判別方法。在低于20%SOC下，電池的電壓差別是比較明顯的。如0~1.2V，均可視為SOC=O%。20%的SOC，電壓在1.25V左右，與0%SOC電壓差別至少在50mV左右（此時(shí)10組合電池模塊可能達到500mV以上）。而在20%~80%SOC，電壓差別很小，電壓在1.25一1.35V范圍內。此電壓指電池的開(kāi)路電壓，而且一般開(kāi)路時(shí)間比較長(cháng)（4h以上）。隨著(zhù)開(kāi)路時(shí)間的增加，在20%~80%SOC范圍內的電壓差別會(huì )更小，如自放電擱置28d，其電壓差別可能僅有30mV左右。在80%SOC以上，電壓也會(huì )有比較大的差別。因此，依據開(kāi)路電壓來(lái)判斷，無(wú)法制定統一的標準。從一致性的目的來(lái)說(shuō)，主要是不影響系統的正常應用，因此應考慮電池在使用過(guò)程中的一致性。

　　從電池的充放電曲線(xiàn)我們可以知道，在低予20%SOC和高于80%SOC時(shí)，電池的電壓發(fā)生急劇變化，因此在超出此范圍考察一致性也無(wú)很大意義。

　　實(shí)際使用的SOC范圍在20%~80%之間，電壓比較平穩，主要應考察這一區間各電池電壓的一致性。從實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗考慮，在此段充電或放電時(shí)，各電池的電壓差別不應超過(guò)5mV（無(wú)論何SOC）。

　　2.3 內阻的一致性

　　內阻分為歐姆內阻（標準1kHz下的交流內阻）和直流內阻（大電流短時(shí)間充電或放電測得）。應用于HEV的MH—Ni電池內阻相對較小。例如40Ah電池，其電池內阻正常都在1~1.2mQ，但其檢測精確度與測量設備有較大關(guān)系。某些設備、儀器只要操作上稍有偏差，帶來(lái)的測量誤差就比較大，正常就有20%左右的誤差。一般來(lái)說(shuō)，只要電池合格，性能正常，在此偏差范圍內電池性能不會(huì )差別較大。但超出此范圍，電池性能可能會(huì )有差異，如電池制作過(guò)程中的虛焊等，雖然對電池容量無(wú)較大影響，但會(huì )對功率性能有影響，通過(guò)歐姆內阻的檢測可以分辨出來(lái)。因此內阻偏差一般控制在±20%的范圍內為宜。

　　直流內阻更能反映電池應用過(guò)程中內阻的一致性。但在生產(chǎn)、應用過(guò)程中，是不可能對每只電池進(jìn)行直流內阻檢測的，不適宜作為考核的依據。

　　具體涉及到整個(gè)電源系統，另一個(gè)考慮的問(wèn)題是電池之間的連接電阻，這一部分一定要控制一致性。因為此部分電阻稍大，在使用過(guò)程中就會(huì )發(fā)熱，從而帶來(lái)一系列的問(wèn)題。但此部分內阻本身很小，只有零點(diǎn)幾個(gè)毫歐，不容易直接檢測，可以在充放電過(guò)程中檢測其上的電壓降來(lái)控制，其一致性可以根據電池的連接方法、工藝等加以控制。

　　2.4 溫度的均勻性

　　溫度是對MH—Ni電池性能影響最大的因素之一。溫度不均勻不僅影響到電池使用過(guò)程中容量的一致性和對SOC的判別，更重要的是由于溫度不均勻，會(huì )使溫度高的部分電池衰減速度加快，從而影響整個(gè)系統的使用壽命。溫度的一致性主要是針對考察系統冷卻結構設計而言，指電源系統在使用過(guò)程中內部各電池所處周?chē)沫h(huán)境溫度的差異程度。

　　對MH—Ni電池在不同溫度下的放電功率、容量以及充電效率等研究表明，在O~30℃，溫度每變化5℃，電池功率變化4%~5%（隨溫度升高而升高），在O℃以下和30℃以上，溫度每變化5℃，功率變化在2%~3%；在0℃以上，環(huán)境溫度對放電容量的影響不大，但低于此溫度，每差10℃，放電容量相差30%~50%；對于充電效率，在30—50℃（一般電動(dòng)車(chē)使用最高溫度限制在50℃），溫度每升高5℃，充電效率（庫侖效率）會(huì )下降5%左右。

　　隨著(zhù)溫度的升高，合金腐蝕速度加快。松下公司的研究表明，當環(huán)境溫度分別從60℃一70℃寸80℃上升時(shí)，貯氫合金的壽命系數分別從1.59。79_0.40遞減。即以60℃為起點(diǎn)，溫度每上升10℃，合金壽命縮短一半。在混合電動(dòng)車(chē)應用過(guò)程中，最高溫度一般控制不超過(guò)55℃。

　　MH—Ni電池使用過(guò)程巾的問(wèn)題主要是高溫問(wèn)題，一方面要控制最高應用溫度，避免出現熱失控等問(wèn)題；另一方面，按照一卜面生產(chǎn)控制電池容量差別不超過(guò)5%及上述分析，使用過(guò)程中電池包內各電池的環(huán)境溫度差異最高不應超過(guò)5℃。日本豐田Prius車(chē)的電池包溫度差異控制在不超過(guò)5℃（在較低環(huán)境溫度下可以達到10℃），本田Insi曲t車(chē)則相對較低，不超過(guò)3℃。