比亚迪电池管理系统解密

解密比亚迪电池管理系统

首先我们来谈谈唐和秦的电池，型号应该是相同的，只是秦的电池组电芯数量比较少，容量13度，唐的比较多，18度。单个的电芯都是比亚迪自己制造的磷酸铁锂离子电池，额定电压3.2V，容量26AH。为何不是最近比较火的三元锂离子电池呢？原因如下图：

磷酸铁锂离子电池拥有更好的寿命、安全性，更适合插电式混动车的用车情况。

电池单体搭台是这个样子的，但是这个应该是大巴上的，因为电储量高达120AH，咱们的只有26AH，不过大致上是相同的，都是长方体。

唐的电池组位于底盘中部，体积和重量都比较大。放在底盘的好处是降低了整车重心，同时不影响后备箱空间。缺点嘛，对放水和防磕碰要求比较高，日常使用要注意这块不要浸水，不要磕碰。

这是秦的电池组，位于后座以后，后备箱之前。优点：放水防磕碰性能都很好，缺点：重心比较高，影响后备箱空间，和唐正好是相对的~

连接方式为串联（全部电芯串联），串联的电池如下图，形象一点说，就是类似于我们以前用过的手电筒，几个电池头尾相接。

这种连接方式，每个电芯放电的时候使用同样的电流对外放电，充电的时候同样的电流充电，在不借助均衡系统的情况下，无法对单个电芯进行充放电。

而且，当一个电芯充满时，就要停止对整个电池组的充电，不然这个电芯会过充损坏，而一个电芯放空的时候，整个电池组就要停止放电，不然这个电芯会过放损坏。

还记得手电筒有什么要求么？对了，新旧电池不能混用，也就是说有电和没电的电池不能混用。回到唐和秦的电池组，上边是个示意图，选取了几个电芯。正常情况下，他们的存电量应该是完全相同的，一起充满，一起放空，假如一直这样循环，那么就不会出现文章之初的各种问题了。

事实上，电池组使用一段时间以后，就会出现各个电芯存电量出现差异的情况，出现差异的原因有很多，比如电池本身容量就不一致，或者内阻不一致，工作温度不一致等，都会导致放电容量出现差异。当各个电芯存电量不一致，就会出现下图的情况：

表面上看，只是有一个电芯损失了一点电量，一共有那么多电芯，应该不会有什么影响吧？我们继续往下看，这个电池组放电的时候，会发生什么：

整个电池组释放了80%的电量，而这时候，原本不满的电池已经空了，这时候电池组就要停止放电。假如这个电池组的存电量是10度，那么在充满的情况下，这个不均衡的电池组放电80%也就是8度就已经无法放电了，表面上看只有5%的电量缺失，却导致20%的容量无法使用。这还是只有4个电芯比较的情况下，假如是200多个，可想而知影响有多大。

那么一旦出现了不均衡，怎么办呢？这就要用到电池管理系统的均衡模块。唐和秦的均衡模块采用的是被动均衡方式，也就是说，通过旁路电阻给电压较高的电芯放电，使其达到和其他电芯相同的电压。也就是这样：

每个电芯都有一个由电池管理系统单独控制的电阻，当要的时候，接通这个电阻的电路，给电芯放电。通过经过一定的时间，这个不均衡的电池组就变成了这样：

电芯电容量一致了，再充电就可以都充满，放电都放空，一切恢复正常，容量回来了，续航也回来了！听起来很美，是吧？那为何很多车就是达不到这个效果呢？

首先，这个放电的过程非常缓慢！充电过程的话电流可以达到10A以上（10000ma），而这个放电呢？据了解，这个放电电阻允许的最大电流是30ma~在均衡系统一直处于最佳均衡状态的情况下，均衡一度电的差异，也要100小时左右！

其次，均衡系统不是一直工作在最佳状态下的。要有一个好的工作状态，系统要了解哪个电芯是要被放电的，要放多少电。而这个过程不是任意电量都可以完成的。

这是一个磷酸铁锂离子电池放电的曲线图。可以看到，在15%电量以上的时候，电压的差异是非常小的。这时候要找到哪个电芯要放电，放多少，是非常困难甚至不可能的。

所以，要让均衡系统处于高效工作状态，就要实时的把电池用到15%以下。然后充满电，让车进入均衡状态，这时候的均衡效率是最高的，除非用车，不然建议等到均衡结束（也就是说仪表盘完全熄灭）。在电池组不均衡的情况下，一次均衡大概要20小时左右，大家可以按照自己的电池组缺少电量来计算要多少个循环。

这也就引申出了另一个问题：在均衡结束以后，略微用一点电，然后充满，车辆会再次进入均衡状态，这个时间，应不应该计入有效均衡？根据楼主的相关经验，这个均衡几乎是无效的。

因为唐和秦的电池组不均衡，绝大多数是某一两个电芯电压过低，要对另外的大量电芯进行放电。而在低电量时，可以正确的标记剩余电芯，高电量下，系统只会标记充满时电压最高的一个电芯，是一个，可想而知效率是怎么样的了，几乎可以忽略不计。

下面讲一下，什么样的电池是没问题的，什么样的是有问题的。这里，借用了14款秦的DCT软件电池监控模块来展示数据。唐不支持这个，但是电池组的原理是相同的。

很多人去检查电池的时候，发现自己最低电压电芯只有2.6-2.8V，感觉这个电芯有问题，进而要求4S店更换，4S套用厂家的表格，给出正常的答复，客户就会感觉厂家在敷衍。

其实，单个电芯电压较低是正常的。最理想的状况是5%电量是所有电压电芯均低于3V，这样电池组所有的电量都被释放，当然，这样的电池组几乎是不存在的，它要求所有电芯的一致性非常非常好。

一般来说，判断电池组状况较好的依据是在5%的情况下，最低电芯电压低于3V，而最高电压电芯电压低于3.15V（放电到5%的瞬间电压即可，存放一会儿以后电压会回升，不比等回升）。

更换电池厂家有自己的标准，假如满足更换的条件，可以选择更换，但是楼主更建议先使用正确的均衡方法均衡100小时，假如效果不明显再换。因为更换完的电芯和原来已经有所衰减的电芯是很难匹配一致的。下面是楼主的车均衡情况的完全记录：

车在均衡前，电表显示充入8.5度，纯电里程黄金右脚勉强55KM，有三组电池有问题，去过4S店，检测表示可以更换，但是楼主没有换，而是坚持均衡。

可见，随着时间的不断累计，车最高电压电芯的电压一直稳步下降，240小时的均衡时间从3.247V降低到3.111V。存电量从电表8.5度提升到电表11.5度，电池组的电量得到了有效的恢复。（额，你说为何不是13度，是11.5，14款秦11.5度已经是很好的成绩了，几乎没有14款秦车主电表可以超过12度，别问为何，我的车提车电池组标记就是12度，用了两年了，有些自然衰减）而在最近一次的测试中，最高电压电芯的电压已经低于3.1V，均衡状况非常好。

根据楼主和e车会夏哥的相关经验，唐和秦的电池均衡逻辑大概是这样的：

首先，系统会在电量较低（关于15%）和较高（充满断电的时候）标记要放电的电池和要放电的时间，而这两种标记方式，明显在电量较低时的标记更加有效，效率高得多。

然后，在合适的时候---目前了解的有车通电的时候和充满电以后（仪表盘转入有背光显示红插头，但是未熄灭背光的时候）通过电池管理系统对要放电的电芯进行放电。等达到标记的时间后，断开均衡系统，本次均衡结束。到下次条件成熟再次标记，再次放电均衡，如此循环。而这个均衡过程分为组内均衡和组间均衡，即每个电池组内部均衡电压，不同电池组之间也要均衡。这个过程目前没有搞明白具体的逻辑，但是关于用户来说，只要了解整体的均衡逻辑即可。

这是楼主的车最近用到5%的情况，楼主用这次做了一次均衡实验。目的是检验均衡系统放电的逻辑。在中间电量，各个电芯的电压差很小，所以这时候的标记会影响效率，想要更好的均衡，还是用到低电量吧！

5%的时候电压差有0.15V，而43%的时候只有0.008V左右。

这是即将充满电时电池组的情况（可见楼主的车96%跳满，因为现在马上就满了）。唐和秦充电的截止电压应该都在3.7V左右，有电芯超过3.7V则马上停止充电，楼主这个照片拍完的瞬间，就停止充电了。可以看到这个电池组，最低电压电芯的电压也超过3.52V，可见这台车的均衡状态非常不错。

这是充满后均衡完毕以后，放置几小时以后的电压。

这是进行完一次完整均衡后，用到5%的情况。可见原来各组电压最低的电芯基本都没有出现在这次的表格中。最低电压电芯编号的变化，代表均衡系统很好的完成了他们的任务：通过给其他电芯放电，再一起充电，抬高最低电压电芯的电压。

电池电量：目前是21.8AH，不太到11度电。出厂的时候是24，12度电，但是92%就跳满，2年时间，基本没怎么衰减，还是不错的。当然，不够13度也有点纠结，还好续航温度合适的情况下70KM无压力。

而此前讨论比较多的有关预约充电均衡的问题，通过夏哥的探索，已经基本弄明白逻辑。

结论大致是：预约充电没有涓流充电的功能，无法对电池组进行充电。而均衡系统这个时候是启动的，但是运行效率非常低，只能对1-2个电芯进行放电，效果几乎可以忽略不计。预约充电还是使用波谷电价的时候用的，试图使用预约来提高均衡时间是不科学的。

前边我们介绍了下电池组工作方式、均衡系统工作逻辑、如何判断电池组状态。下边我们来说一下小伙伴们共同总结的合理均衡方式：

1，正常用车，到电池组较低电量（推荐20%以下，10%以上）

2，插枪充电，到充电结束不要断电，让均衡系统充分均衡至仪表盘全黑（假如用车的话可以开走，前边均衡的小时数依然有效）

3，完成后正常用车。

这样算是一个循环，均衡的时间都是有效均衡，剩下的就是积累足够的时间。像楼主的车，累计均衡超过200小时才达到比较完善的效果。

以上我们谈到的均衡，都是建立在电芯没问题的情况下。假如某个电芯有问题，实际容量降低了，那么无论均衡系统如何努力，都是无济于事的。那么如何判断电芯问题呢？

均衡问题导致的电压不一致，是5%的时候最低电压电芯和100%时最低电压电芯是同一个。而电芯问题导致的是5%的时候最低电压电芯在100%的时候反而电压较高甚至最高了，假如你的电池组是这样的情况，那么没别的办法，换掉有问题的电芯吧！

最后，解答一下文章开头的几个问题。

充电量不足、纯电续航里程不足：电池组均衡有问题或某个电芯有问题，解决方法为首先判断是哪种情况，相应的处理意见前文中已经介绍了。

充电跳电：即电池组在充电时在某个百分比（比如96%），不经过后边的百分比直接达到100%。原因是系统关于电池组容量的标记大于实际上电池组的容量。

在充电到这个百分比时，已经有电芯的电压达到终止充电的电压。所以系统停止充电，同时认定此时电量为100%，造成此问题的原因也是充电量不足。

电量较低时电量下降飞快：因为磷酸铁锂离子电池的放电特点，在中间很长的平台电压变化很低，系统只能估测剩余电量。而当电芯剩余电量到达15%（此时对应电芯电压大约在3.18V）时，电压会突然下降。

唐和秦的电池管理系统会在有电芯到达此电压时，重新预估电池组剩余电量，假如此时剩余电量显示为30%，而系统重新估测后认为只有15%，那么，管理系统会提高仪表显示的电量下降速度，造成的结果就是原来1%可以跑800米，而此时只能跑400米。