均衡基本原理與典型方法

2015-12-15均衡的原理與方法電池管理系統(tǒng)技術(shù)交流目錄電池為什么需要均衡常見的均衡原理均衡方法的選擇電池為什么需要均衡？電池沒有絕對(duì)的一致性，在成組成串后，電池之間的容量失配超出一定的閾值便會(huì)影響整個(gè)電池組的實(shí)際可用容量。為此，我們需要對(duì)失配的電池進(jìn)行均衡。電池組產(chǎn)生不均衡的主要因素：1）電芯制造、分容誤差（設(shè)備能力、品質(zhì)管控）2）電芯組裝匹配誤差（阻抗、SOC狀態(tài)）3）電芯自放電率不均（電芯工藝、阻抗變化、成組工藝（過程控制、絕緣）、環(huán)境（熱場））4）單體電壓采集電路耗電不均5）過均衡、誤均衡或者均衡策略有誤（例如國內(nèi)在ZHUHAI的一個(gè)車廠用了主動(dòng)均衡，開均衡后車的里程會(huì)少跑）。

以上五點(diǎn)可展開描述。常見的均衡原理1）電阻放電式均衡

該方法通過在每串電池并聯(lián)電阻和控制MOS開關(guān)來實(shí)現(xiàn)，常見的并聯(lián)歐姆級(jí)的功率電阻（1206或者2512封裝）。

優(yōu)點(diǎn)：電路簡單可靠，集成控制度高，成本低

缺點(diǎn)：耗能式、均衡軟件策略難度高采用這種均衡方式的典型廠家：

特斯拉、A123、三星、LG、E公司等常見的均衡原理2）DC/DC充電式均衡

該方法通過一個(gè)DC/DC轉(zhuǎn)換器+選通開關(guān)陣列(MOS或者繼電器)對(duì)單體電池進(jìn)行充電。

優(yōu)點(diǎn)：無損均衡

缺點(diǎn)：可靠性相對(duì)較低、成本高、耗費(fèi)空間采用這種均衡方式的典型廠家：EP、PW常見的均衡原理3）DC/DC雙向充放電式均衡。

該方法通過一個(gè)DC/DC轉(zhuǎn)換器+選通開關(guān)陣列(MOS或者繼電器)對(duì)單體電池進(jìn)行充電或者放電。

優(yōu)點(diǎn)：無損均衡

缺點(diǎn)：可靠性相對(duì)較低、成本高、耗費(fèi)空間、需要增加組間均衡，防濫用能力差采用這種均衡方式的典型廠家：PW、HBSC實(shí)際應(yīng)用的均衡原理1）采用放電均衡的BMS廠家信息情況：BMS信息放電均衡電流備注國內(nèi)L公司EK-YT系列BMS250mA通用型國內(nèi)E公司大于100mA通用型EVTD電動(dòng)車輛開發(fā)株式會(huì)社大于100mA通用型A123/LG大于100mA電池容量約100Ah特斯拉大于100mA電池容量185Ah（75~85kWh）實(shí)際應(yīng)用的均衡原理2）采用充電均衡的BMS廠家信息情況：主要是國內(nèi)在用，非主流方案BMS信息充電均衡電流備注國內(nèi)K公司1A/3A持續(xù)均衡，采用繼電器陣列，繼電器有壽命限制，不可靠國內(nèi)PW/HBSC5A脈沖方式，有效值小于2.5A體積比較大，無防反接措施，需要組間均衡或者跨組接線國內(nèi)L公司3A國內(nèi)E公司大于0.3A持續(xù)均衡，均衡電流適中實(shí)際應(yīng)用的均衡原理典型均衡其他參數(shù)對(duì)比（估算）均衡方式有效均衡電流成本在BMS中成本占比空間電阻放電均衡0.1A1單位≤1%1單位充電均衡（MOS方式）0.3~3A15單位≤15%2單位充電均衡（繼電器方式）0.3~3A8單位≤8%4單位充放電均衡(MOS方式）2.5A10單位≤10%5單位均衡方法的選擇均衡電流大小的選擇：經(jīng)過報(bào)告的綜合分析，如果采用放電均衡的方案，并且充放電期間都進(jìn)行均衡，那么100mA的均衡電流是比較合適的；如果采用充電均衡的方案，僅在充電期間進(jìn)行均衡，那么500mA的均衡電流是比較合適的。均衡方法選擇：1）首先結(jié)合考慮實(shí)際工況需求，選擇合適的均衡能力。2）然后從可靠性出發(fā)，選擇性價(jià)比比較高的解決方案。3）最后選擇有比較好均衡算法可靠的軟件。相關(guān)技術(shù)需要注意的地方：準(zhǔn)確估算電池的狀態(tài)（SOC、阻抗跟蹤），其次是需要可靠且合理的均衡控制策略。這樣可以做到高可靠性的前提下，不太受限于電流的大小，而做出比較好的均衡效果