《均衡性理论》由会员分享，可在线阅读，更多相关《均衡性理论（3页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、能量均衡至今仍是争议最多的地方，问题主要体现在下面两方面：A 均衡概念不清B.均衡重要性认识不够首先了解一下为什么要均衡，我们知道电池多少不同都存在一致性差异，这种差异来自电池负极材 料的浓度差异、电池负极材料晶格形态、涂布均匀差异、隔膜厚薄、隔膜细孔均匀性等诸多因素。 新电池可以靠筛选（所谓成组配对）来实现一车电池的高度一致。但经过若干充放电循环后，这种 一致性不复存在，表现在单体电池间的剩余能量相差甚大。串联的电池，在充放电都一样的情况下，为什么最终剩余能量相差越来越大呢？主要原因是电池内 阻不一致造成，内阻是有热功率损失的。由于内阻不一致，热功率损失就不一样，最终导致单体电 池的剩余能量
2、不一致。那是不是在筛选时，尽量选取内阻一致的电池配对，就能解决这个问题呢？ 实际上讲要保证内阻一致几乎是不可能的事。为什么？因为电池在使用过程中，其负极材料晶态会 发生变异，隔膜细孔也会发生阻塞，这些变化是和使用情况（温度、振动、电流）相关联的，很难 量化下来，内阻变化趋势也只能有个大概估计，图 3-5 就是电池内阻随充放电次数变化的一个大致 趋势图。所以说，在自然使用情况下，一致性变差是一个必然的过程。另一个引起能量不平衡的因素就是电池本身的自漏电。因为自漏电不等，所以导致电池剩余能量差 异变大。前面说了，放电时，当某个电池达到放电下限时，即使其他电池仍有能量，放电也不得不 结束。反之，充电
3、时，当某个电池电压已经达到上限，即使其他电池尚未充足，充电不得不中止。 因而，放电受限于串中电压最低的电池，充电受限于电压最高的电池。充电时总有充不满的，放电 时总有没法放空的。这就导致电池的“有效储能”总是低于“理论最大储能”。而要使得“有效储 能”达到“理论最大储能”，就必须通过某种手段，来促使各单体电池的剩余能量趋于一致，使得 各单体电池基本上同时放空、同时充满，这就是所说的 BMS 均衡功能。均衡方式都有哪些呢？适合大规模、高容量电池组的均衡方式有主要有二类：充电式，利用辅助电源对能量低的补充，向 高的看齐。放电式，将能量高的放电，使其向低的看齐。还有很多其他均衡方法，比如利用电容作
4、为中转站，进行能量搬移的均衡方式。这种方式不适合拥有大量单体电池的电动车和油电混动车。 因为能量搬移被局限在同一终端模块管理的电池间，不同模块管理的电池间无法实现能量搬移。由 于这些均衡方法不适合大规模、高容量电池组，所以这里就不一一介绍了。充电式均衡和放电式均 衡各自有什么优缺点呢？乍从名字上看充电式一定比放电式优越，因为放电式将多余能量纯粹浪费 掉。其实看问题要一分为二，下面看看双方可有那些优缺点：第一， 从能量损耗角度比较，充电 式优于放电式，因为放电式是把差异部分能量彻底浪费掉，但不要以为充电式就没有能量损耗。我们就来分析一下，各自损耗的能量到底多大。我们以损耗能量与满充能量的比率来衡
5、量各自的均 衡效能。假定最低单体电池的满充能量为En,最高单体电池的满充能量为Em,系统中电池总数为 n。在没有均衡条件下，各电池能量与最低电池能量的差为6 En (i)，各电池能量与最高电池能量 的差为C Em(i)，i为电池编号。记电池组的总能量为EsumEsum=nEn. + X JLi En(Q nEm 一采用充电式向高看齐需要补充的能量与采用放电而向低看齐时需要泄放的能量显然是相等的。6 Esum=S fLi 8 丽(i) =二 i 5 Em(O对放电式而言， 6 Esum 就是要全部浪费掉的能量。对充电式而言，又有多少能量被浪费掉呢？有两个环节要造成能量浪费：辅助DC-DC转换电源
6、和充 电控制电路。一般辅助 DC-DC 转换电源的效率为 70%左右。充电控制电路效率一般为 50%左右。总 的效率=70% X 50%=35%。所以综合看，放电式均衡与充电式均衡相比较而言，要多损失 35%的能量 再看看均衡损失的能量与有效总能量比率-能量损耗比 Epercent 大概是什么样子。对于放电式均衡Epercent= S Esum /(nEnH?)对于充电式均衡Epercent=65%X Esum /(nEm)=6E%X(”H*分别代表了平均能量偏差比率(能量差与有效能量的比)，假设一次充放电引发的平均能量偏差比率为 1%。对放电式均衡而言，就有 1%的能量浪费掉，对充 电式而言
7、有 0.65%的能量浪费掉。可见，虽然放电式均衡比充电式均衡多浪费 35%的能量，但与实际“有效储能”比，相差微不足道。第二， 均衡时效比较，放电式均衡要优于充电式均衡。放电式均衡时，由于所有电池上均有放电回路，所有能量高的电池可以同时放电向低看齐。对充电 式均衡而言，由于充电电路比较复杂，在模块内不可能集成多个充电电路，一般一个模块只能置入 一套充电电路，在通过控制电路，向指定的电池充电。所以，均衡时效性差别很大。第三， 均衡成本比较，放电式均衡要优于充电式均衡。放电式均衡电路较简单，因而实现成本较低。对于能量均衡必须避免几个认识上的错误：第一，认为均衡电流越大越好。首先必须明确锂电池本身的
8、一致性本来是不错的，如果电池的一致性发散趋势非常大，这样的电池 本身有严重质量问题，这种问题不仅体现在一致性发散，还会有其他涉及安全的隐患存在，理应从 系统中剔除出来。其次，从刚才的分析知道，无论哪种能量均衡，整个过程是要浪费能量的，这些能量会都是以热量 的形式散出去，这些热量会引起电池工作环境温升的。而过高的温度环境本身也影响电池的工作寿 命，甚至产生安全隐患。那么多大的均衡电流合适呢？这主要取决于电池的容量、电池单次循环产生的能量偏差与有效储能的比率、电池的充放电周期， 另外均衡时还要考虑环境温度，环境温度过高时要适当控制均衡电流大小，严重情况下甚至要暂时 关闭能量均衡。由于没有电池单次循环产生的能量偏差与有效储能的比率这一参数，所以很难量化均衡电流大小。妙益总结了一个经验值，供大家参考，均衡电流为100mA/100Ah。对于比较差的电池可以适当提高 均衡电流大小，但一定要兼顾环境温度。第二，认为无论电池能量多么不平衡都能靠均衡来快速恢复平衡。BMS均衡应该是为消除电池使用过程中日积月累产生的能量失衡，所以初期的电池组配对工作还是 要做的。不应把能量已经相差太大的电池相互配组，而想靠过于强烈的外部能量均衡来保证其能量 平衡。
