電池包是由多支電芯經(jīng)過并聯(lián)和串聯(lián)后制成的，放電能量和壓差是衡量電池包性能的重要標(biāo)準(zhǔn)。在電性能測試后，部分電池包會(huì)出現(xiàn)放電能量不合格的問題，而單串電芯充高放低是導(dǎo)致該問題常見的原因之一，本文結(jié)合PACK工藝，對(duì)該問題進(jìn)行詳細(xì)介紹。

什么是充高放低？

在電池包充放電時(shí)，為防止出現(xiàn)單體電芯的過充和過放，BMS會(huì)根據(jù)設(shè)定的保護(hù)電壓值各串電芯進(jìn)行電壓保護(hù)。在充電過程中，當(dāng)電池包中存在單串的電芯率先達(dá)到電壓保護(hù)上限時(shí)（磷酸鐵鋰電芯通常為3.65V），BMS即切斷電流，電池包結(jié)束充電，率先達(dá)到電壓保護(hù)上限的那一串即為充高；同理，在放電過程中，當(dāng)電池包中存在單串的電芯率先達(dá)到電壓保護(hù)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(jié)束，率先達(dá)到電壓保護(hù)下限的那一串即為放低。

因此，電測中所謂的充高放低實(shí)際是指該兩種現(xiàn)象均發(fā)生在電池包內(nèi)的同一串電芯。單串電芯的充高放低是由于該串總?cè)萘康陀谄渌娦緦?dǎo)致的。‍

為何單串電池總?cè)萘康蜁?huì)導(dǎo)致充高放低？

電壓是電池荷電狀態(tài)（SOC）的外在表現(xiàn)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(guān)，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(tái)，非等比例關(guān)系）。‍

在電池的PACK過程中，為了保證電池的一致性，首先會(huì)根據(jù)電壓段對(duì)電芯進(jìn)行分選，同個(gè)電池包使用的電芯電壓基本一致。因此，在理想狀態(tài)下，各串電芯的初始SOC0可視為一致。

假設(shè)各串的總?cè)萘繛镼，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?cè)萘縌低于其它串的總?cè)萘縌，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(shí)，由于各串電池通過的電流是一致的，設(shè)為I。因此，在同樣的時(shí)間內(nèi)各串新增的容量也是一致的，設(shè)為I*t，此時(shí)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(duì)應(yīng)的電壓OCV＞OCV（假設(shè)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(huì)率先達(dá)到保護(hù)電壓上限。

同理，電池包在放電時(shí)，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(duì)應(yīng)的電壓OCV＜OCV，該串的電壓會(huì)率先降到保護(hù)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(shí)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?cè)萘康蛯?dǎo)致的。在實(shí)際PACK生產(chǎn)中，單串電池總?cè)萘康椭匾嬖谝韵略颉?/p>

（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(huì)直接導(dǎo)致該串電池少一支電芯的容量，電池包出現(xiàn)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?cè)萘客耆恢隆Ｒ虼耍厝粫?huì)出現(xiàn)總?cè)萘枯^低的串，在各串初始SOC差異不大的情況下，電性能測試會(huì)出現(xiàn)充高放低。

（3）溫度影響。溫度關(guān)于電池的總?cè)萘堪l(fā)揮具有較大的影響，在工作溫度范圍0~60℃內(nèi)，溫度越高，總?cè)萘堪l(fā)揮約大。由于電池包模組各異，一般模組邊緣的電池溫度會(huì)始終低于模組內(nèi)部的電池溫度，表現(xiàn)為模組溫差。因此，模組不同位置的電芯容量的發(fā)揮會(huì)出現(xiàn)一定差異，溫度低的電池因容量發(fā)揮受限而出現(xiàn)充高放低問題。