鉅大LARGE | 點擊量:1656次 | 2019年09月07日
談電動汽車動力電池BMS均衡技術(shù)路線之爭
電池管理系統(tǒng)(BMS)作為電動汽車電池系統(tǒng)的一個重要構(gòu)成,對電池組的電壓、溫度、電流、SOC、SOH等各項參數(shù)起到整體的把控。這其中,由于電池組是由若干單體電芯組成的,BMS還扮演著能量均衡的角色。
均衡的必要性
以目前的電池制造水平和工藝,電芯在生產(chǎn)過程中各個單體會存在細微的差別,也就是一致性問題。這種不一致性會使電芯的各項參數(shù)大相徑庭。要想讓它們組裝在一起形成一個整體,則必須在作用過程中采用均衡的手段。好比木桶效應(yīng),彌補短板,才能最大程度提升性能。
另一方面,電芯在組成電池組裝車使用過程中,也會由于自放電程度以及部位溫度等原因?qū)е聠误w不一致性的現(xiàn)象出現(xiàn),單體電池的不一致性從而又影響電池組的充放電特性。
均衡技術(shù)路線之爭
關(guān)于BMS技術(shù)路線的爭論主要集中在被動均衡和主動均衡兩個方面。
被動均衡顧名思義就是將單體電池中容量稍多的個體消耗掉,實現(xiàn)整體的均衡。主動均衡則是將單體能量稍高的能量通過儲能環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)移到能量稍低的電池上去。實現(xiàn)的是一種主動分配的效果。
有觀點認為被動均衡更適合當(dāng)前動力電池發(fā)展現(xiàn)狀,對電池的壽命影響較小;也有觀點認為主動均衡對提升電動汽車整體的運營效果、駕駛體驗有顯著的幫助。
目前市場上采用被動均衡的BMS系統(tǒng)較多,一方面被動均衡出現(xiàn)早于主動均衡且技術(shù)較為成熟簡單,使用廣泛。而主動均衡結(jié)構(gòu)則較為復(fù)雜,變壓器方案的設(shè)計以及開關(guān)矩陣的設(shè)計無疑會使成本增加明顯。
被動均衡的有點前面說過,結(jié)構(gòu)簡單成本低,但由于是采用電阻耗能,會產(chǎn)生熱量,從而使整個系統(tǒng)的效率降低。
主動均衡因為其原理在于能量的傳遞分配,所以其能量利用率高,但其一般只能在相鄰的兩節(jié)單體電池之間轉(zhuǎn)移能量,結(jié)構(gòu)相對來說較為復(fù)雜,成本隨之增高是其缺點所在。
比亞迪秦的BMS均衡技術(shù)啟示
根據(jù)官方介紹,比亞迪秦的BMS除具備基本的電池能量管理、電池?zé)峁芾砉δ芡猓€具有電池單體自動均衡功能。介紹說,在整車運行過程中,監(jiān)控整個電池包的單體性能參數(shù),通過電池均衡功能達到及時、自動保養(yǎng)的目的,可以極大的減少動力電池保養(yǎng)的成本,延長使用壽命,提升各階段性能。
秦通過主動均衡的BMS系統(tǒng)使電池包的性能和壽命得以優(yōu)化和延長。根據(jù)介紹,秦具體采用的是DMⅡ代電池管理系統(tǒng),MⅡ代采用了分布式設(shè)計。分布式電池管理系統(tǒng)通過對電池單體溫度和電壓的采集,進行動力電池能量管理、熱平衡管理、整車充放電管理、整車高壓安全管理,進一步提升電池的能量管理效率,同時達到輕量化的設(shè)計要求。
通過每兩個單體電芯組成一個單元,通過儲能方式轉(zhuǎn)移能量,平衡電壓的高低。
小結(jié):
無論是主動均衡還是被動均衡,都有其應(yīng)用價值。均衡技術(shù)也不是神一樣的存在。BMS整體的設(shè)計和與整車的搭配才是關(guān)鍵。同時,兩種BMS均衡方法利弊明顯,存在爭議主要是國內(nèi)外使用哪種方式更為合理的問題。但是還是得看電池的特性,單體一致性很強的情況下,小容量的電池組更適合被動均衡。大容量的動力電池如果一致性方面一般,采用主動均衡則更能適應(yīng)使用要求。