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动力锂电池系统主动均衡典型方法

来源:【拓尔德TRD】 金沙所有游戏网站:2022-10-09 分享 加入收藏 关注:640

大家时长会听到这样的言论,日本电池好,国内电池差一些。这里所指重要一点,是电池单体之间的一致性,对于车辆续航,容量是最直接最重要的参数,因此一致性就主要的指向了容量。容量是个不能短时间直接测量得到的参数,根据经验,人们发现,单体电芯容量跟它的开路电压有一一对应的关系。因此,考察已经装车运营的系统中电池一致性的眼光最终落在电芯电压上。


单体电压是直接测量值,可以实时在线测量,这都使它成为衡量系统电芯一致性水平的有利条件。不单如此,常见BMS管理策略中,把单体电压值作为触发条件的情况还有放电终止条件,充电终止条件等等。处于这样位置的一个参数,单体电压一致性差异过大,则直接限制了电池包充电电量和放电电量。基于此,人们用电池均衡方法解决已经处于运营状态的电池组单体电压差异过大问题,来提高电池组容量。从而也就可以做出,均衡手段延长了续航里程,延长了电池使用寿命之类的推论。文献中的一幅图很形象的说明了主动均衡的原理。从这里可以看出,大家的均衡并非很理想,只是暂时没有更好的办法。


大家通常把能量消耗型均衡叫做被动均衡,而把其他均衡称为主动均衡。而对系统进行人为干预的,虽然经常不被理论讨论,但在实际应用中却不可或缺的,单体充电均衡,就是人工单独给电压过低电芯充电的解决不一致问题的方式。主动均衡的具体实施方案有很多种,从理念上可以再分成削高填低型和并联均衡型两大类。通常被质疑主动均衡影响电池寿命的,特指削高填低这类主动均衡。汇总几种典型主动均衡电路在下面。


削高填低,就是把已经电压高的电芯的能量转移一部分出来,给电压低的电芯,从而推迟最低单体电压触及放电。截止阈值和最高单体电压触及充电终止阈值的时间,获得系统提升充入电量和放出电量的效果。但是在这个过程中,高电压单体和低电压单体都额外的进行了充放。大家都知道,电池的寿命被称为“循环寿命”,仅仅就这颗电芯来说,额外的充放负担会带来寿命的消耗是一个确定的事,但对电池包系统而言,总体上是延长了系统寿命还是降低了系统寿命,目前还没有看到明确的实验数据予以证明。


有业内认识根据自己的工程经验总结了一套选择均衡方式的方法:


1)对于10AH以内的电池组,采用能量消耗型可能是比较好的选择,控制简单。


2)对于几十AH的电池组来说,采用一拖多的反激变压器,结合电池采样部分来做电池均衡应该是可行的。


3)对于上百AH的电池组来说,可能采用独立的充电模块会好一些,因为上百AH的电池,均衡电流都在10多A左右,如果串联节数再多一些,均衡功率都很大,引线到电池外,采用外部DC-DC或AC-DC均衡也许更安全。


本文由“动力电池技术”整理自刘秀岗文章“动力电池组充电过程中主动均衡策略研究”,邱实文章“磷酸铁锂动力电池组主动均衡系统的研究”吕文强文章“动力电池组均衡充电协调控制策略研究”电动汽车资源网,新电子TomanMicro-Electronics,其余图片来自互联网公开资料。只做学习交流之用,转发请注明出处。


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