锂电池凭仗其能量密度高、体积密度高、作业电压高、无回忆效应、自放电低且无污染等长处，成为电动汽车动力源的最佳挑选。为满意电动汽车功率驱动需求，一般需求将锂电池电芯串联运用以进步电压等级。
串联电池组存在循环运用寿数达不到规划寿数的问题，一方面是在串联电池组的实践运用中，单个电芯的衰减速率显着快于其他电芯，然后影响该电芯地点电池组的功用;另一方面是各电芯的充/放电特性不一致，电芯的充/放电特性差异会形成充/放电时电量的不平衡，然后对过充电或过放电的电池形成危害，影响整个电池组的运用寿数。
运营数据标明，选用传统充电办法，锂电池组(80V 60Ah磷酸铁锂电池组)充/放电近500屡次循环后，实践可用容量降为本来的80%左右，并且跟着充电次数的添加，实践可用容量还将进一步下降。
显着，怎么坚持动力电池组的可用容量和延伸运用寿数是现在急需处理的重要问题。此外，某些电池组在运用进程中循环寿数严峻低于正常值。以下剖析某电动汽车动力电池组可用容量突然下降的现象，指出“短板电芯”是导致可用容量下降的原因之一，提出用电芯替换办法来进步串联电芯的一致性水平。
实验成果标明运用该办法可使某功用反常的磷酸铁锂电池组(80V 60Ah)实测循环寿数从158次进步至629次，进步了成组动力电池组的实践可用容量和循环运用寿数。
1.某动力电池组循环寿数测验剖析
1.1 动力电池组循环寿数测验计划
动力电池组首要由24节磷酸铁锂电池电芯、电池办理体系以及电连接器等组成。每节磷酸铁锂电芯参数为3.2V60Ah。
运用循环充放电测验仪对动力电池组进行循环寿数测验，实验办法和进程如下：
(1)20℃下静置10min，以87.6V电压30A电流恒流充电，然后恒压充电至电流为3A时，充电中止;保护电压3.7V，当电芯电压超越3.7V时充电当即中止;
(2)静置10min，5A电流恒流放电至2.8V;
(3)重复进程(1)-(2)，循环至初始容量的80%左右，计算循环寿数。
记载的进程数据包括：时刻、端电压、电流、温度、充放电容量、压差、24 节电芯各自的电压。
1.2 动力电池组循环寿数测验成果
电池的循环运用寿数是点评电池功用的一项重要目标，指以电池充电和放电1次为1个循环，依照必定测验规范，当电池容量(一般为放电容量)降到某一规则值(一般规则为初始容量的80%)曾经，电池阅历的充/放电循环总次数。
依据以上测验计划，电池组的初始容量为60Ah，当电池组循环进程中低于48Ah时，中止测验，计算循环次数为159次。
循环寿数测验曲线如图1所示。电动汽车动力电池组循环寿数159次后，放电容量现已下降到47.9Ah，初次跌破48Ah(初始容量的80%)，所以此动力电池组的循环寿数为158次，此循环寿数远低于均匀次数，判别此电池组为反常电池组。
2.动力电池组循环寿数短板效应剖析
2.1 短板效应
短板效应又称木桶原理，即一个水桶不管有多高，它盛水的高度取决于其间最短的那块木板，要想进步木桶的容量，就应该设法加高最短的那块木板的高度，这是最有用也是专一的途径。该原理形象地描绘了怎样确认一个全体的实力以及怎样进步全体实力的问题，已广泛运用在企业办理、人力资源和经济办理等方面。
在串联电池组的实践运用中，因为电芯的不一致性，为了确保电芯不过充或过放，对每个电芯设置了一致的充电及放电保护电压。所以当某个电芯电压抵达了保护电压时，动力电池组即中止充电或放电进程。
2.2 动力电池组循环寿数衰减研讨
动力电池组循环充/放电进程中，对之前159次充电进程中最早抵达充电保护上限电压的电芯进行计算，计算成果如图2所示。
动力电池组在做循环寿数测验中，24节电芯中的第2，5，10，17，23节抵达充电保护上限电压的次数分别为7，10，240，11，8次，第10节抵达充电保护上限电压的次数占总次数的86.16%。
依据“短板效应”剖析，24节电芯中的第10节是电动汽车动力电池组循环寿数缩短的首要原因，将这样的电芯称为“短板电芯”。经过替换“短板电芯”，进步电芯一致性，有望进步动力电池组的可用容量。
3.电芯替换技能
电芯替换技能首要处理电池组在电芯替换时，替换的电芯与原电池组的匹配问题，匹配性的好坏直接决议了替换后电池组的运用寿数。
3.1 电池配组体系
电池配组体系的作业流程如下：
(1)用于替换的电芯(可所以新电芯也可所以旧电芯)，经过电芯功用测验体系，取得该电池的开路电压、容量、充/放电曲线等信息，并录入到电芯模型库中，该模型库中存有一切拟用于替换的电芯信息;
(2)待配组的电池组经过电池组功用检测体系，取得电池组内一切电芯的开路电压、容量、充/放电曲线等信息，精确挑出需求替换的“短板电芯”，一起依据该箱电池中其他电芯的实在功用和容量全体评价的成果，给出需求进行匹配的电芯需求信息;
(3)经过电芯的开路电压、容量、充/放电曲线的比对，在电芯模型库中，找出匹配度较好的电芯，测验经过则替换进程完结。
3.2 电池组功用检测
电池组功用检测体系首要是有2个功用：经过对电池组内一切电芯的开路电压、容量、充/放电曲线等信息查询，精确挑出需求替换的“短板电芯”;验证重新装配后的电池组是否匹配杰出。
检测体系构成的快捷式设备首要由程控充电机、程控负载、无线收集体系、总控制器组成。电池组功用检测设备原理如图3所示。体系经过对电池组中BMS(电池办理体系)的通讯取得电芯信息。
以替换前后动力电池组为例，电池组功用检测体系敞开，对电池组各单体电芯抵达放电截止电压点时(截止电压2.8V)电压、压差(放电截止时单体电压最高值和最低值差)、充/放电容量等信息进行检测。替换前电池组放电截止时一切单体电芯的电压信息见表1。
检测数据标明，第10节电芯的充电容量为51.54Ah，放电容量为52.34Ah，初始放电容量为60Ah，充/放电值均比整组低，放电时尤为显着，放电值略低0.05V左右，阐明充电和放电容量都缺乏，此刻整组电池容量为初始容量的87.23%，第10节单体放电时最早抵达放电截止电压，且压差为0.344V，不符合压差不超越0.22V的规则，故第10节电芯归于短板电芯，此刻的电池组需求保护。
将第10节电芯替换后，电池组放电截止时一切单体电芯的电压信息见表2。替换后电池组容量57.58Ah，压差0.213V。根据上述研讨提出替换目标，即电池容量下降为初始容量的90%~92%，压差抵达0.22V左右时，要对电池进行保护，参考值以容量值为主、压差值为辅。
4.电芯替换后循环寿数实验验
证重组匹配成功后，依照测验计划继续进行测验，成果如图4所示。
在电芯替换前，针对某一电池组的循环测验进程中，因其容量衰减速率较快，在其循环到277次，容量降至52.34Ah(约为初始容量的87%)。对其选用电芯替换办法后，其放电容量马上得到进步，当循环次数为1062次，放电容量为47.99Ah(约为初始容量的80%)，标明电池组循环寿数为1061次，阐明电芯替换办法能有用延伸电池组寿数。
5.结语
电芯替换技能能够进步电芯的一致性，坚持电池组的可用容量和延伸循环运用寿数。尤其在部分电池组中存在“短板电芯”导致可用容量骤降及寿数缩短的情况下，保护作用愈加明显。跟着电动汽车的推行，根据电芯替换的电动汽车动力电池组保护技能，具有杰出的经济性和宽广的运用远景。
