锂离子电池组电池一致性问题怎么解决

2020-10-08      1727 次浏览

锂离子电池应用的重要问题是电池成组应用问题。为解决电池一致性问题,业内普遍使用电池均衡技术。目前,业界把主流电池均衡技术分为被动均衡法(能耗分流法),主动均衡法(动态均衡法),内均衡法(自然均衡法)三种。


被动均衡法是通过放电均衡的办法让电池组内的电池电压趋于一致。在传统能耗型BMS系统中,以被动均衡为主,采用单体电池并联分流能耗电阻的方式,且只能在充电过程中做均衡工作,多余的能量被消耗到消耗电阻上,效率为零。同时,均衡电流很小,通常小于100mA,对大容量电池的用途可忽略不计,SOC估算精度也很低。


被动均衡法的特点是原理简单,容易实现,当均衡电流较小时,器件成本相对较低。但存在两大问题:一是电阻能消耗放电,浪费能量,出现热量;二是由于放电电阻不可能选得太小,充电结束时,根据电池特性往往小容量电池的电压最高,在静态均衡时,放掉的恰恰是小容量电池的电量,反而加大了电池间的互差。


主动均衡法,是针对电池在使用过程中出现的容量个体,及自放电率出现的电压差异进行主动均衡。其重要功能是在电池组充电、放电或放置过程中,都可在电池组内部对电池单体之间的差异性进行主动均衡,以消除电池成组后由于自身和使用过程中出现的各种不一致性。


主动均衡法的重要特点有采用DC/CD双向有源均衡电路,均衡效率高;充电、放电和静态过程中都做均衡;平衡电流大,均衡速度较快。但也存在两大问题:一是技术复杂,成本高,实现困难;二是频繁切换均衡电路,对电池造成的伤害大,影响电池的寿命。


目前,无论是被动均衡技术还是主动均衡技术,都不能很好地解决问题。究其原因,目前普遍使用的充放电控制过程,是以固定的电压作为充放电终止条件,而电池在工作过程中,其有效电压范围是随着温度、充放电流和循环周期等条件在不断变化,因此,采用固定电压控制充放电,极易造成电池的过充或过放。而温度的变化会造成锂离子电池内部材料的老化,使电池过早劣化。虽然研究人员一直在探索并提出一些解决方法,并对电池进行了建模和仿真,但算法过于复杂,不适合在电池管理系统的单片机上运行。由于缺乏普遍性,要对特定品牌和型号的电池进行复杂的辨识和建模,在电池组的充电设备上不断进行改进,以获得更平稳的充电电源,但用途仍然有限。



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