电池包常见异常：电测"充高放低"

电池包是由多支电芯经过并联和串联后制成的，放电能量和压差是衡量电池包性能的重要标准。在电性能测试后，部分电池包会出现放电能量不合格的问题，而单串电芯充高放低是导致该问题常见的原因之一，本文结合PACK工艺，对该问题进行详细介绍。

什么是充高放低？

在电池包充放电时，为防止出现单体电芯的过充和过放，BMS会根据设定的保护电压值各串电芯进行电压保护。在充电过程中，当电池包中存在单串的电芯率先达到电压保护上限时（磷酸铁锂电芯通常为3.65V），BMS即切断电流，电池包结束充电，率先达到电压保护上限的那一串即为充高；同理，在放电过程中，当电池包中存在单串的电芯率先达到电压保护下限（磷酸铁锂电芯通常为2.3V），BMS亦切断电流，电池包放电结束，率先达到电压保护下限的那一串即为放低。

因此，电测中所谓的充高放低实际是指该两种现象均发生在电池包内的同一串电芯。单串电芯的充高放低是由于该串总容量低于其他串电芯导致的。‍

为何单串电池总容量低会导致充高放低？

电压是电池荷电状态（SOC）的外在表现之一。在正常情况下，电池的OCV大小由SOC决定，即电池的SOC和OCV相关，且SOC∝OCV。SOC越大，OCV越高（不同正极材料的电芯SOC-OCV曲线不同，磷酸铁锂电芯存在较长的电压平台，非等比例关系）。‍

在电池的PACK过程中，为了保证电池的一致性，首先会根据电压段对电芯进行分选，同个电池包使用的电芯电压基本一致。因此，在理想状态下，各串电芯的初始SOC0可视为一致。

假设各串的总容量为Q，单串电池电性能测试前的初始容量为Q0，因此，其初始SOC0=Q0/Q。若存在单串的总容量Q低于其它串的总容量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。

电池包在充电时，由于各串电池通过的电流是一致的，设为I。因此，在同样的时间内各串新增的容量也是一致的，设为I*t，此时其SOC变化如下：

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，相对应的电压OCV＞OCV（假设极化电压基本一致，不做考虑，本文直接使用OCV表示电压），该串的电压会率先达到保护电压上限。

同理，电池包在放电时，其SOC变化如下：

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，相对应的电压OCV＜OCV，该串的电压会率先降到保护电压下限。

注：保证电芯初始SOC一致是模组制作的前提，通常采用将电芯放空电，再用恒流按时的充电方法保证电芯的SOC接近一致。

因此，充高放低重要是由于单串电池总容量低导致的。在实际PACK生产中，单串电池总容量低重要存在以下原因。

（1）模组存在虚焊。虚焊是指电芯和极片未焊接在一起的情况，因此在电性能测试的过程中，该支电芯完全未参和充放电。这会直接导致该串电池少一支电芯的容量，电池包出现明显的充高放低。

（2）配组容量不足。由于电池的一致性问题和PACK制程误差，配组无法保证每串电池的总容量完全一致。因此，必然会出现总容量较低的串，在各串初始SOC差异不大的情况下，电性能测试会出现充高放低。

（3）温度影响。温度关于电池的总容量发挥具有较大的影响，在工作温度范围0~60℃内，温度越高，总容量发挥约大。由于电池包模组各异，一般模组边缘的电池温度会始终低于模组内部的电池温度，表现为模组温差。因此，模组不同位置的电芯容量的发挥会出现一定差异，温度低的电池因容量发挥受限而出现充高放低问题。