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高速放电均衡对存在同等性成就电池组的感化和意义
  • 充电均衡只能解决电池组充斥电的成就,实际释放电量仍取决于电池组中的最小容量电池,而放电均衡则解决了统统电池容量同一调配的难题,可以或许或许实现容量平安利用的最大化、最佳化,本文颠末过程两串电池组的实际均衡放电数据解释了均衡放电的重要性。

    1 电池组的同等性成就
      
      电池组的同等性成就永久是电池办理界永久挥之不去的痛,同等性成就不只使电池组的实际放电容量低落,影响设备的功率输入和续航光阴,现时另有可能发生“热失控”成就,导致故障的发生。
      
      基于平安放电的原则,电池组的可释放电量取决于电池组中容量最小的电池,类似于“就靶в”。电池的串数越多,影响越大。以100串100Ah锂电池组为例,如果有一串电池的容量下降到只要80Ah,那么,该电池组的可利用容量只要80Ah,大约20Ah的容量无法利用,相当于1/5的容量都浪费了,无法获得利用,非常可惜。衰减电池的实际充放电倍率将高于电池组的平均电流,衰减进入加快通道,并构成恶性只。恶性只的结果是,电池组的容量敏捷下降,而且伴随现的热失控危险。
      
      如今,全世界都在颠末过程术研发提高锂电池的单位容量,但限于术等原因,进展缓慢,而已有的大容量电池组的容量又因为同等性成就有用容量得不到充足利用,除了电池临盆因素导致的电池差异外,应用期间的温取大电流充放电和电池办理跟不上都邑导致这一成就的发生。
      
      放电容量的下降与之对应的便是充电容量同样下降,如果是车用电池组,则表示为电池衰减现,续航里程现厮水。
      
      2 电池均衡术的难点
      
      就目前的电池办理术,可以或许解决电池组同等性成就的术只要电池均衡术。而要实现电池容量的充足利用,则必需请求电池均衡器同时支撑放电均衡、充电均衡和静态均衡,别的,因为分歧容量电池的存在,充放电末期存在较高的电压差,因此,电池均衡器还必需具有宽幅均衡电流和高效的电能转换效力,既能实现高效均衡又能削减在充足利用容量期间的丧失。
      
      好消息是,具有这种术请求的电池均衡术已经被作者历经多年攻关研发进去,颠末不间断的持续改良,机能越来越好,很小的电压差就可以或许获得非常大均衡电流,5A以内均衡电流纳杓,可以或许实现1A/13mV;10~15A均衡电流纳杓,可以或许实现1A/10mV,从而实现高速均衡,该术的鲜明优势是同时支撑高速放电均衡和高速充电均衡,这是很多电池均衡器术不具有的。在高速放电均衡期间,大容量电池多释放的电池容量不颠末小容量电池,而是间接进入放电通道对负载供电,小容量电池因为实际放电电流低落,因内阻原因引起的电池温升大幅度低落,也低落了热失控的危险。
      
      高速放电均衡最重要的意义在于能发挥电池容量的最大功效,让应该做功的容量全体利用起来,例如本例的99串20Ah容量,而不是让其闲置不用。真正意义上的高速放电均衡包含多方面的含义:实时均衡、支撑大电流均衡、电能转换效力要高。
      
      仍以本例电池组为例,假设电池组的放电电流为0.2C,即20A,那么,本均衡器的最大均衡电流只要到达4.5~5.0A即可满意该电池组平安放电、而且统统20Ah的电量都可以或许正常释放的必要。同样,如果电池组的放电电流提高到0.4C,即40A,则最大均衡电流必要9~9.5A,通俗电池均衡器是无法满意请求的,而本文采纳的同步整流术的实时高功率、高效力转移式电池均衡器则可以或许轻松应对。
      
      均衡电流越大,对小容量电池的过充、过放电掩护能力越强,电池组的运行越平安,允许电池间的差异越大。
      
      3 高速放电均衡实例
      
      高速放电均衡最重要的感化是对大容量电池停止放电电流分流,弥补小容量电池放电能力的不敷,下面颠末过程一组容量非常悬殊的电池组均衡充放电实例及数据停止阐发,因为电池容量差异弘大,因此,在大电流均衡充放电环境下,两块电池的的实际充放电电流差异非常大,差异非常显著。
      
      图1所示的为试验装配电池组,18650电池(B1电池)的容量只要1Ah,蓝色方形电池(B2电池)的容量高达11Ah,容量差高达10Ah,相差10倍,以后总放电电流5A,钳形电流表下面的装配是本文所述高效大功率均衡器样机,采纳的是首创的“双向同步整流术”(见附件“影响电池均衡电流和均衡效力的瓶颈及解决计划——双向同步整流术”),在均衡器的介入下,均衡电流则高达9.08A(存在测量误差,下同),如图1所示;方形锂电池的实际放电电流高达9.82A,如图2所示;而18650电池的实际放电电流只要0.87A,如图3所示,在壮大均衡电流的感化下,最大电压差只要0.11V,至放电结束,两块电池的电量全体放完,而且18650电池的放电电压仍在平安电压值以内。
      


      4 高速充电均衡实例
      
      这种电池均衡技术,不只支撑高速放电均衡,而且支撑高速充电均衡,仍以上述电池组为例,同样以5A恒流充电至主动切换恒压充电期间,本应颠末过程B1电池的的5A电流,实测最大充电电流只要0.84A阁下,如图4所示;而B2电池的实测充电电流高达8.8A阁下,如图5所示;最大均衡电流实测高达7.97A阁下,这一数值正好接近于两块电池的实际充电电流的差值,如图6所示。
      


      均衡充电期间,两块电池的电压上升速率也基原形同,最大电压差只要0.11V阁下,B1电池的最高电压也只要4.23V阁下,不停处于平安电压以内,均衡器样机在连续大电流均衡的环境下只要微量的温升,这便是样机采纳ABS塑料机壳的原因。
      
      5 结束语
      
      电池组的实际放电容量与初始容量的比值反映了电池组的运行效力,这一比值越大,说明电池组的健康状况越好,充电均衡技术只能让电池组充斥电,实际放电容量取决于容量最小的电池,而放电均衡的介入和干预,将电池容量的利用实现为了最大化、最佳化,可以或许或许说,放电均衡决定了电池组的最大放电容量和能力,更具有实际意义。
      
      作者简介
      
      周宝林,男,1968年生,高级工程师,工程硕士,长期从事电池均衡技术研究,拥有多项电池均衡技术专利。
      
      编辑:Harris
      
      

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