为什么要均衡充电对电池有什么好处吗?
电池一致性越好电池的容量越实。比如说一组电池出厂时是100,用了几个月变成90了,实际上不是电池不行了,而且电池组中的某一个或几个电芯出了问题,就像木桶效应一样,充电到有问题的这个电芯满了,其他电芯哪怕没有满也不会充电了。
这样你看着充了百分之百的电实际上只充了90的。 均衡就是在这里了。
一般而言
电动汽车充电时候 ,SOC计算是按照最高单体电压计算的;放电时候SOC按照最低单体电压计算。
而电池包由多个电芯串联而成,充电状态下,最高单体电压达到充电截止电压时,最低单体电压未必达到满充截止点,这就导致整包实际充不满。因此需要通过主动/被动均衡,把最高电压单体的电量转移出去(均衡放电),同时对最低电压单体额外进行充电(均衡充电),这就是充电过程中的均衡操作。
均衡功能和硬件电路有较大的关系,软件逻辑相对比较简单。
优秀的均衡电路和软件逻辑能减小电池包单体的不一致性。在充电过程中,均衡可以让整包中每一个单体尽可能全部达到满充状态或者相同SOC状态;放电过程中,均衡可以让整包中每一个单体尽可能达到相同SOC状态,避免某些单体过早触发欠压告警。
糟糕的均衡设计,有可能使得电池包中单体的不一致性越来越大,导致电动汽车实际可行驶里程缩减。
整车电芯单体不一致性是电池包的硬伤,均衡功能只能缓解,不能根治。改善整车电芯单体的不一致性,还是应该从 电芯生产环节来控制,同时做好整车热管理,不推荐BMS开发过于复杂的均衡电路或软件逻辑。
延长电池寿命
总之,交流慢充,是最好的
一般来说,我们将荷电状态(SoC, State of Charge) 作为相对度量,来定义电池中所存储能量的情况。健康的荷电状态要求电池组中的每个单元都得以被有效监控,这样不仅可以增加电池循环工作的次数,还能够提供额外的保护,防止电池单元由于过度充电/深度放电而产生损坏。而这一切都靠被动和主动电池均衡来实现。
被动均衡通过泄放电阻消耗多余的电荷,使所有电池单元都具有大致相当的 SoC,但是它并不能延长系统运行时间。
主动电池平衡是一种更复杂的平衡技术,由于在充电和放电循环期间,电池单元内的电荷得到重新分配,因此电池组中总的可用电荷也得到增加,从而延长了系统运行时间。与被动均衡相比,主动平衡能够缩短充电时间,并减少均衡时产生的热量。
下面通过几组示意图具体来说:
主动电池均衡放电期间
图 1 表示的是一个典型的处于满容量状态的电池组。在此示例中,满容量指的是充电量达到90%,因为长时间将电池保持在 (或接近) 100% 的容量位置会使其使用寿命下降得很快。而完全放电指的是放电至30%,这样可以防止电池进入深度放电状态。
随着时间的推移,一些电池的特性会变得比其他电池差,从而导致电池组放电特性如图 2 所示。
可以看到,即使有些电池单元仍然残留了很大的能量,但弱电池单元限制了系统运行时间。5%的电池容量不匹配将导致5%的能量不能发挥作用。对于大容量电池而言,就意味着有大量的能量被浪费掉,这种情况对于远程系统和不易维护的系统显得尤为关键。有一部分能量未被使用,还会导致电池充电和放电循环次数增加,降低了电池寿命,并会因为电池频繁更换而产生更高的成本。这时,通过主动均衡,电荷从强电池单元重新分配到弱电池单元,可以将电池组中的能量完全耗尽。
主动电池均衡充电期间
如果对电池组充电时不进行均衡,弱电池单元会比强电池单元先达到满容量。弱电池单元再一次成为限制因素;此时,它们限制了系统中可容纳的总能量。图 4 演示了充电时的这种限制。
主动均衡通过在充电期间对电荷进行再分配,能够使电池组达到满容量状态。
总的来说,主动电池均衡和被动电池均衡通过监控和匹配每个电池单元的SoC,都能有效的促进电池系统健康。与被动电池均衡只在充电期间消耗多余电荷不同,主动电池平衡能够在充电和放电期间对电荷进行重新分配。因此,主动电池均衡能够延长系统运行时间,还能够提高充电效率。主动电池均衡需要的解决方案往往更复杂,尺寸也更大,而被动电池均衡则更具成本效益。
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