鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:2473次 | 2020年06月01日
電池組管理之電池均衡技術(shù)介紹
寫(xiě)到電池均衡,基本上已經(jīng)觸及了BMS的核心區(qū)域,首先要明白幾點(diǎn)問(wèn)題。
1.電池均衡是有限度的,效果要用一定的參數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)。
2.電池均衡在HEV和EV里面,要求有很大的差別。
3.電池均衡的效果必須與成本和額外的能量消耗進(jìn)行博弈和妥協(xié)。
而且其實(shí)有必要搞清楚為何要進(jìn)行均衡,從幾篇論文中,可以得到一些明確的闡述:
SAE_BatteryChargeEqualization–StateoftheArtandFutureTrends
SAE_AReviewofCellEqualizationMethodsforLithiumIonandLithiumpolymerBatterySystems
這兩篇文章都是對(duì)這個(gè)方面較為全面的論述,中文的文章有一文《動(dòng)力鋰電池組特性分析與均衡管理》寫(xiě)得比較全面,但是可能太抽象了。
均衡的原因:
EV和HEV都要在充電和放電階段承受很大的瞬間電流,充電的時(shí)候表現(xiàn)在制動(dòng)能量回收(regenerativebrakingcurrent)。關(guān)于鋰離子電池而言,這么大的充電電流可能是部分較滿的電池直接超過(guò)損壞的電壓區(qū)間。
放電階段則是電機(jī)在啟動(dòng)和汽車(chē)加速的時(shí)候,要很高的瞬間能量。大的放電電流,可能讓某些電池處于深度放電的狀態(tài),一是影響輸出電流,二是電池本身就會(huì)損壞。
2010HondaInsight-II的示意圖片
關(guān)于上述的電流計(jì)算,其實(shí)和整車(chē)有很大的關(guān)系,相信在后面找到充分的資料和計(jì)算公式以后,可以把能量管理單元(EnergyStorageSystem)動(dòng)力單元(powerTrainSytem)和最終的車(chē)體環(huán)境的參數(shù)建立一些計(jì)算和評(píng)估的公式,在比較當(dāng)前賣(mài)得一些電動(dòng)汽車(chē)時(shí)候可以做出一些初步的Review.
電池單體的差異重要表現(xiàn)在內(nèi)阻和隨著時(shí)間推移和溫度變化時(shí)候,容量會(huì)有差異。高內(nèi)阻和低容量的電池,在放電電流大的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)更大的電壓擺幅。與標(biāo)準(zhǔn)電池差異大的電池更容易損壞,因此某種程度上,要使用均衡的算法,使得整個(gè)電池組擺脫短板效應(yīng)。
均衡的方法分類(lèi):充電均衡,放電均衡和動(dòng)態(tài)均衡。
1.充電均衡在充電過(guò)程中后期,部分電池的容量很高,其單體電壓已經(jīng)超過(guò)設(shè)定的限制的時(shí)候(一般要比截止電壓小)時(shí),BMS控制均衡電路開(kāi)始工作,控制這些容量滿的電池少充,不充甚至是轉(zhuǎn)移能量,以達(dá)到在整個(gè)電池組的容量小的電池繼續(xù)充電并且容量滿電池不損壞的目的。
充電均衡的功能是防止電池組內(nèi)的電池過(guò)充電,部分結(jié)構(gòu)在放電使用中,可能會(huì)帶來(lái)的某些負(fù)面影響。由于充電均衡僅僅保證了電池在充電中,容量最小的電池不過(guò)充,在放電過(guò)程中,它能釋放的能量也是最小的,因此這些電池過(guò)度放電的可能性很大。假如BMS控制不好的情況下,這些容量小的電池已經(jīng)處于深度放電條件下,電池組的整體仍蘊(yùn)含較高的能量(表現(xiàn)在電池組電壓較高)。往往充電均衡要與放電均衡一起使用。