鉅大LARGE | 點擊量:1729次 | 2020年10月08日
鋰離子電池組電池一致性問題怎么解決
鋰離子電池應(yīng)用的重要問題是電池成組應(yīng)用問題。為解決電池一致性問題,業(yè)內(nèi)普遍使用電池均衡技術(shù)。目前,業(yè)界把主流電池均衡技術(shù)分為被動均衡法(能耗分流法),主動均衡法(動態(tài)均衡法),內(nèi)均衡法(自然均衡法)三種。
被動均衡法是通過放電均衡的辦法讓電池組內(nèi)的電池電壓趨于一致。在傳統(tǒng)能耗型BMS系統(tǒng)中,以被動均衡為主,采用單體電池并聯(lián)分流能耗電阻的方式,且只能在充電過程中做均衡工作,多余的能量被消耗到消耗電阻上,效率為零。同時,均衡電流很小,通常小于100mA,對大容量電池的用途可忽略不計,SOC估算精度也很低。
被動均衡法的特點是原理簡單,容易實現(xiàn),當(dāng)均衡電流較小時,器件成本相對較低。但存在兩大問題:一是電阻能消耗放電,浪費能量,出現(xiàn)熱量;二是由于放電電阻不可能選得太小,充電結(jié)束時,根據(jù)電池特性往往小容量電池的電壓最高,在靜態(tài)均衡時,放掉的恰恰是小容量電池的電量,反而加大了電池間的互差。
主動均衡法,是針對電池在使用過程中出現(xiàn)的容量個體,及自放電率出現(xiàn)的電壓差異進行主動均衡。其重要功能是在電池組充電、放電或放置過程中,都可在電池組內(nèi)部對電池單體之間的差異性進行主動均衡,以消除電池成組后由于自身和使用過程中出現(xiàn)的各種不一致性。
主動均衡法的重要特點有采用DC/CD雙向有源均衡電路,均衡效率高;充電、放電和靜態(tài)過程中都做均衡;平衡電流大,均衡速度較快。但也存在兩大問題:一是技術(shù)復(fù)雜,成本高,實現(xiàn)困難;二是頻繁切換均衡電路,對電池造成的傷害大,影響電池的壽命。
目前,無論是被動均衡技術(shù)還是主動均衡技術(shù),都不能很好地解決問題。究其原因,目前普遍使用的充放電控制過程,是以固定的電壓作為充放電終止條件,而電池在工作過程中,其有效電壓范圍是隨著溫度、充放電流和循環(huán)周期等條件在不斷變化,因此,采用固定電壓控制充放電,極易造成電池的過充或過放。而溫度的變化會造成鋰離子電池內(nèi)部材料的老化,使電池過早劣化。雖然研究人員一直在探索并提出一些解決方法,并對電池進行了建模和仿真,但算法過于復(fù)雜,不適合在電池管理系統(tǒng)的單片機上運行。由于缺乏普遍性,要對特定品牌和型號的電池進行復(fù)雜的辨識和建模,在電池組的充電設(shè)備上不斷進行改進,以獲得更平穩(wěn)的充電電源,但用途仍然有限。
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