BMS平衡设计,有效拉长电池行使寿命


admin| 更新时间:2020-07-01 02:56|点击数:未知

原标题:BMS平衡设计,有效拉长电池行使寿命

来源 | EVTester

导读:“电芯纷歧致”的状况就要有BMS(电池管理体系)来为电池电芯“药到回春”,其中很主要的“治疗过程”就是“电池平衡”或称之为电池平衡修复。

什么是电池衰减?

电池的衰减清淡分为两类,一类是电池内部因化学物质的亏损导致的不可反衰减,也称作电池老化,而当气候温度转折或者电池电芯纷歧致时导致电池性能和续航里程降落,吾们称之为可反衰减,既然衰减“可反”,就有手段延缓或恢复,其中气候温度转折能够始末恒温限制解决,“电芯纷歧致”的状况这时候就要有BMS(电池管理体系)来为电池电芯“药到回春”,其中很主要的“治疗过程”就是“电池平衡”或称之为电池平衡修复。

电池电芯的各栽状态?

新能源汽车的电池包清淡由很众个电芯所构成考察电芯有两个关键指标:一个是电芯容量,能够望做一个碗的容量,一个是电芯荷电状态(即俗称的盈余电量,以下简称SOC)能够望做碗里盛水的含量例如,50mL的碗里盛了25mL的水时此时的SOC就是50%,电池包下线出厂时一切电芯的容量和SOC基本一致,只有在这栽状态下一切电芯才能同步足够和放空步调整齐,一致性益,清淡存储或出厂的SOC保持在10~20%旁边。

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电池蓄积或出厂时,SOC在10%~20%旁边

但随着行使年限和充电次数的增补,电池内部不可避免的展现转折每个电芯的容量或者SOC都会产生杂乱无章的表象,按照木桶原理,一个平放的木桶它能装的水量是由最短板,决定的电池包的容量也是这样。

木桶短板效答暗示

一切电芯都是同步充放电的在电芯容量或SOC纷歧致的情况下,只要有一个电芯足够或放空其他电芯便不克再不息充放电,由于倘若不息充放电会导致容量偏幼的电芯展现过充过放表象,轻则导致电芯内部锂离子变为锂单质析出导致电芯内部组织损坏,降矮电池包的寿命,重则能够引发电芯首火等危险事件,因此那颗最幼容量或SOC的电芯相等于电池内部的“最短木板”,它导致了电池包内存储的总能量削减萎缩了可用的续航里程这就是电池包内部的“木桶原理”

电池充点截止(容量最幼电芯足够就主动珍惜)

电芯间展现迥异的因为是什么?

俗语说,想治病先诊断搞清“病因”很主要电芯间的迥异清淡有三栽:

① SOC一致,容量纷歧致

这栽状态就相通碗的边缘有了缺口原本能装50ml水,但现在只能装40ml,否则就会从缺口漏出来此时,容量幼的最先足够和放空是整个电池容纳量的瓶颈以下图为例,充电前三节容量迥异的电芯它们都处于50%,SOC即现在电量都是满电电量的一半,因而电池装配Pack已足第一个条件,容量一致性,迥异容量电芯不克同化行使。

电池组SOC一致,但容量纷歧致

在充入相通的电量后,容量最幼的电芯达到满充状态,这时无法对电芯不息进走充电,由于倘若不息充,满充电芯将会过充电永远过充甚至会导致电芯首火等危险事件

容量纷歧致电池,新闻中心充电状态

对这些电芯进走放电时,容量最幼的电芯同样最先达到放空状态,此时无法不息放电由于如不息放电,已放空的电芯将会过放电永远过放会导致电芯内部组织损坏发生危险

容量纷歧致电池,放电状态

② 容量一致,SOC纷歧致

这栽状态下相通于每个碗都是完善的,但是碗内的水量不尽相通,有的现在电量是满电状态的70%,有的是50%如下图所示,容量相通的三节电芯SOC现在电量与满电电量占比纷歧样,因而电池装配Pack已足第二个条件,SOC一致性,迥异SOC电芯不克同化行使(自然也能够始末平衡设备修复SOC一致性)。

电池容量一致,SOC迥异

SOC最高的电芯最先足够,SOC最矮电芯最先放空,而且此时只能停留充放电以避免过充和过放走为,发生SOC的电芯是整个电池容纳量的瓶颈

电池容量不息,SOC纷歧致,充放电瓶颈

③ 容量和SOC都纷歧致

实际的用车场景往往更复杂,电芯的容量和SOC都能够纷歧致,这相通于有的碗有缺口有的碗异国缺口,有缺口的碗的缺口大幼还纷歧致同时,每个碗里的水量也纷歧样,这时无法再浅易地将电芯现在的容量或者SOC行为评判标准,这对平衡逻辑判定及限制模块挑出了较高的请求

实际用车场景后的电池状态,容量与SOC更复杂

电池平衡如何做事?

电芯表部能够实时测量的变量有三个,电压,电流与温度将变量新闻引入算法即可得到每节电芯的SOC值及此时电芯的可用容量,并以此综相符判定电芯间的纷歧致状态来决定电池包是否必要进入平衡状态,电池平衡技术主要分为两栽被动平衡与主动平衡

电池与BMS板接线暗示图

被动平衡

又称为能量耗散式平衡,做事原理是在每节电芯上并联一个电阻,当某个电芯已经挑前足够,而又必要不息给其它电芯充电时接上电阻,对其进走放电把有余的能量耗散失踪

被动平衡电路设计

其益处是组织浅易,组织成本矮硬件实现浅易等,在电动汽车上普及行使弱点是有余的能量直接转化为炎量散发能量行使效果矮(被动平衡电流清淡在1A以下),对电路安详性有影响因此,对被动平衡电路来说一个特出郑重的平衡限制策略就显得尤为主要。

主动平衡

又称非能量耗散式平衡,其原理为将能量高的电芯内的能量迁移到能量矮的电芯中往,比如说这个碗里装不下东西时把片面东西贡献迁移到异国填满的碗

主动平衡在充放电暗示图

主动平衡电路的上风在于能量消耗较幼,但是其回路成本高,拓扑组织复杂而且电容和电感的体积大会导致空间需求大等,因此如何攻破主动平衡在组织硬件上的难题是现在各BMS研发团队的钻研重点之一。

主动平衡电路设计

岂论是主动平衡照样被动平衡都是如何让每个碗都尽量的众装水,同时也能够将碗内的水都尽量放空是电池平衡策略设计的最后现在的。

被动平衡正当于幼容量、矮串数的锂电池组行使,主动平衡适用于高串数、大容量的动力型锂电池组行使。与其说哪栽平衡技术更益,不如说这背后必要采用的策略更为主要。

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