锂电池均衡技术

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当前市场上锂电池PACK,基本带有保护板技术,包括过压过流短路过温保护外,有*些PACK的BMS宣称带有均衡的功能,锂电池保护对大多数人不会陌生。

锂电池均衡技术:

l  当前市场上锂电池PACK,基本带有保护板技术,包括过压过流短路过温保护外,有*PACKBMS宣称带有均衡的功能,锂电池保护对大多数人不会陌生,毕竟手机时代的电池基本具备了保护功能。锂电池均衡到底是啥东西,随着新能源汽车越来越多,各大车厂都宣称自己的BMS如何如何 ,均衡如何厉害,这里科普一下

1.       为什么要均衡

新出厂的同型号电池就像树上的果子,不可能大小一致,多少存在一些差异。

l  电池容量差异(电量)

l  电池参数差异(电压,内阻)

l  电池包特性

而我们组合成电池PACK的时候,是需要将多种电池串联在一起的

l  电池需要串联

l  BMS系统测量的是总电压

2.      充放电现象

具备基本电路常识的人都知道,电池串联之后对电池充放电,各节电池的电流时一致的,这样导致充电时可能有些电池到达了最高电压,而有些却没有,同样放电时有些电池电压达到最低放电点,而有些电池却还剩余一些电量。而我们充电器是对电池的总电压进行充放电的,可能出现的情况是:

l  电池PACK充电时,总电压没有达到额度电压,但是有的单体电池已充满了

l  电池PACK放电时,总电压已经达到放电阈值,但是有的单体电池还有电

这就是我们常说的木桶效应:

.锂电池PACK的串联

1充电前

锂电池包,pack

2充电(系统未充满电,继续充,导致3#电池过充)

锂电池包,pack,充放电过程

3放电前

锂电池包,pack,充放电过程

4(系统继续放电,#1电池过放,PACK过放保护),此时其他电池还有电

 

3.      电池不平衡的危害

电池爆炸的新闻,大家应该都看过,有很多事故还是很惨烈的。 电池不均衡会造成很大的危害。常见的问题有:

 

l  单节电池过充

l  单节电池过放

l  容量衰减

l  过温

l  爆炸

电池过热引起的事故

4.      什么是电池平衡


电池平衡,目的就是保持电池充电过程中电压一致,容量等参数尽量保持相同

l  理想串联电池PACK

l  单元电压相等

l  单元容量相同

l  电压SOC相同

l  容量衰减

 

 

5.      被动平衡

把单元电压高的电池电压高的部分放掉,就是旁路多余能量。这是简单的方法

优势:

l  成本低

l  电路简单

劣势:

l  浪费能量

l  系统发热

l  能耗型平衡

l  放电时无法均衡

锂电池包,pack,被动均衡

 

 

 

有没有更好的方法,把多余的电量收集起来,然后给电量低的单元电池呢?

答案:主动平衡

 

6.      主动平衡

主动均衡,就是把电量高的电池单元通过某种方式转移到转移到能量低的单元,也称之为非耗能型均衡,

但是在实际实施时,复杂的电路总有省耗,主动均衡是一个很复杂的命题,这个需要查询各大IC公司的实时方式,这里只是简单的介绍

优势:

l  动态转移能量

l  较小的能量省耗

l  延长电池使用寿命

劣势:

l  电路复杂,设施难度高

l  成本高

 

锂电池包,pack,主动均衡

7.      电池均衡的抉择

随着电池生产工艺的提高,电池一致性问题会越来越小,既然串联电池组自身差异的问题产生太多的不确定性,我们到底是需要均衡电路,还是不需要呢。我们可以从以下方面来考虑

l  电池包的短板是由容量最低的电池决定的,那么是不是可以把容量最低的电芯换了,这样就可以不需要均衡电路了,但厂家需要周期维护,涉及到产品成本和电池更换成本的问题。

l  电池均衡本身就是电池差异造成的,均衡电路如果经常工作,或者均衡功率较大,就说明电池包差异性大,有没有继续使用的价值。

l  电池均衡的主要目的是把不同能量的电池单元强制性的捆绑在一起,这种总电池包的能量成本寿命比例和不带均衡电池包的成本寿命比例

在不同的应用场合,到底要不要电池均衡,选择主动均衡还是被动均衡,仁者见仁智者见智!

 

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