鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1069次 | 2023年07月26日
介紹鋰電池保護(hù)板被動(dòng)均衡和主動(dòng)均衡
電池本身還有可用容量,卻因?yàn)殡姵刂g不均衡以及為保護(hù)電池設(shè)置的安全電壓的限致電池系統(tǒng)無(wú)法繼續(xù)發(fā)揮應(yīng)有的性能。另外,電池在車(chē)上的使用壽命比車(chē)輛本身的壽命短,即使車(chē)輛還沒(méi)有到達(dá)報(bào)廢年限,卻要為滿足動(dòng)力性能而更換電池。但是,更換電池的成本又相當(dāng)高,因此這在很大程度上制約了電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展。
造成電池不均衡最重要的原因是溫度。一般情況下,鋰離子電池的使用環(huán)境溫度高于其最佳溫度10℃時(shí),鋰離子電池的壽命會(huì)降低一半。由于車(chē)載電池系統(tǒng)的串聯(lián)數(shù)量非常多,一般在88~100串聯(lián)之間、其容量一般在20~60?kWh,每串電池裝載的位置不同而會(huì)出現(xiàn)溫度差。即使在同一個(gè)電池箱內(nèi),也會(huì)因?yàn)槲恢煤碗姵厥軣岵煌霈F(xiàn)溫度差,而這個(gè)溫度差會(huì)對(duì)電池壽命出現(xiàn)重大負(fù)面影響,使電池出現(xiàn)不均衡,使得續(xù)航里程下降、循環(huán)壽命縮短。正是由于這些問(wèn)題,導(dǎo)致整個(gè)電池系統(tǒng)的容量無(wú)法完全使用,造成電池系統(tǒng)損失,而減緩這樣的系統(tǒng)損失也就會(huì)大大延長(zhǎng)電池系統(tǒng)的使用壽命。
電池系統(tǒng)初期容量是100%,在使用的過(guò)程中電池會(huì)因?yàn)楦鞣N原因(重要是溫度)逐漸衰減,這是鋰離子電池的特性。這部分的衰減無(wú)法通過(guò)均衡挽回。而造成系統(tǒng)容量下降的最重要的原因是電池容量不均衡導(dǎo)致的系統(tǒng)損失。系統(tǒng)損失并不是所有電池容量減少,而是指電池系統(tǒng)因?yàn)椴痪庠斐捎腥萘恳矡o(wú)法使用。
一般情況下,電池容量下降至70%~80%的時(shí)候會(huì)更換電池以保持續(xù)航里程,電池容量保持在70%以上的時(shí)間越長(zhǎng),電動(dòng)汽車(chē)的成本也就越低。在沒(méi)有均衡和一般的被動(dòng)均衡技術(shù)下,電池系統(tǒng)的容量不到3年(每天一次滿充滿放)就會(huì)下降至70%以下。做得較好的被動(dòng)均衡可以將電池容量勉強(qiáng)維持在70%。與此形成鮮明比較的是,做得較好的主動(dòng)均衡可以將系統(tǒng)損失降到最低度。這樣的主動(dòng)均衡可以有效地降低因容量不均衡導(dǎo)致的系統(tǒng)損失,進(jìn)而延長(zhǎng)電池系統(tǒng)的使用壽命,延緩電池系統(tǒng)的更換時(shí)期,同時(shí)新增續(xù)航里程。被動(dòng)均衡與主動(dòng)均衡
在電池系統(tǒng)中擔(dān)任重要角色的鋰離子電池保護(hù)板作為延長(zhǎng)電池壽命的有效手段,逐漸得到大家的重視,其中,起到關(guān)鍵用途的鋰離子電池保護(hù)板均衡系統(tǒng)也引起了廣泛關(guān)注。目前市場(chǎng)上均衡多串聯(lián)的電池系統(tǒng)有傳統(tǒng)的被動(dòng)均衡和主動(dòng)均衡兩種方式。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
1.被動(dòng)均衡
被動(dòng)均衡一般通過(guò)電阻放電的方式,對(duì)電壓較高的電池進(jìn)行放電,以熱量形式釋放電量,為其他電池爭(zhēng)取更多充電時(shí)間。這樣整個(gè)系統(tǒng)的電量受制于容量最少的電池。充電過(guò)程中,鋰離子電池一般有一個(gè)充電上限保護(hù)電壓值,當(dāng)某一串電池達(dá)到此電壓值后,鋰離子電池保護(hù)板會(huì)切斷充電回路,停止充電。假如充電時(shí)的電壓超過(guò)這個(gè)數(shù)值,也就是俗稱(chēng)的過(guò)充,鋰離子電池就有可能燃燒或者爆炸。因此,鋰離子電池保護(hù)板一般都具備過(guò)充保護(hù)功能,防止電池過(guò)充。
如圖2所示,充電過(guò)程中2號(hào)電池先被充電至保護(hù)電壓值,觸發(fā)鋰離子電池保護(hù)板的保護(hù)機(jī)制,停止電池系統(tǒng)的充電,這樣直接導(dǎo)致1號(hào)、3號(hào)電池?zé)o法充滿。整個(gè)系統(tǒng)的滿充電量受限于2號(hào)電池,這就是系統(tǒng)損失。為了新增電池系統(tǒng)的電量,鋰離子電池保護(hù)板會(huì)在充電時(shí)均衡電池。如圖3所示,均衡啟動(dòng)后,鋰離子電池保護(hù)板會(huì)對(duì)2號(hào)電池進(jìn)行放電,延遲其達(dá)到保護(hù)電壓值的時(shí)間,這樣1號(hào)、3號(hào)電池的充電時(shí)間也相應(yīng)延長(zhǎng),進(jìn)而提升整個(gè)電池系統(tǒng)的電量。但是,2號(hào)電池放電電量100%被轉(zhuǎn)換成熱量釋放,造成了很大的浪費(fèi)(2號(hào)電池的散熱是系統(tǒng)的損失,也是電量的浪費(fèi))。