電池組管理之電池均衡技術(shù)介紹

　寫(xiě)到電池均衡，基本上已經(jīng)觸及了BMS的核心區域，首先需要明白幾點(diǎn)問(wèn)題。

　　1.電池均衡是有限度的，效果需要用一定的參數進(jìn)行評價(jià)。

　　2.電池均衡在HEV和EV里面，要求有很大的區別。

　　3.電池均衡的效果必須與成本和額外的能量消耗進(jìn)行博弈和妥協(xié)。

　　而且其實(shí)有必要搞清楚為什么要進(jìn)行均衡，從幾篇論文中，可以得到一些明確的闡述：

　　SAE_Battery Charge Equalization–State of the Art and Future Trends

　　SAE_A Review of Cell Equalization Methods for Lithium Ion and Lithium Polymer Battery Systems

　　這兩篇文章都是對這個(gè)方面較為全面的論述，中文的文章有一文《動(dòng)力電池組特性分析與均衡管理》寫(xiě)得比較全面，但是可能太抽象了。

　　均衡的原因：

　　EV和HEV都需要在充電和放電階段承受很大的瞬間電流，充電的時(shí)候表現在制動(dòng)能量回收(regenerative braking current)。對于鋰電池而言，這么大的充電電流可能是部分較滿(mǎn)的電池直接超過(guò)損壞的電壓區間。

　　放電階段則是電機在啟動(dòng)和汽車(chē)加速的時(shí)候，需要很高的瞬間能量。大的放電電流，可能讓某些電池處于深度放電的狀態(tài)，一是影響輸出電流，二是電池本身就會(huì )損壞。

　　2010 Honda Insight-II的示意圖片

　　對于上述的電流計算，其實(shí)和整車(chē)有很大的關(guān)系，相信在后面找到充分的資料和計算公式以后，可以把能量管理單元(Energy Storage System)動(dòng)力單元(Power Train Sytem)和最終的車(chē)體環(huán)境的參數建立一些計算和評估的公式，在對比當前賣(mài)得一些“電動(dòng)車(chē)”時(shí)候可以做出一些初步的Review.

　　電池單體的差異主要表現在內阻和隨著(zhù)時(shí)間推移和溫度變化時(shí)候，容量會(huì )有差異。高內阻和低容量的電池，在放電電流大的時(shí)候會(huì )出現更大的電壓擺幅。與標準電池差異大的電池更容易損壞，因此某種程度上，需要使用均衡的算法，使得整個(gè)電池組擺脫短板效應。

　　均衡的方法分類(lèi)：充電均衡，放電均衡和動(dòng)態(tài)均衡。

　　1.充電均衡在充電過(guò)程中后期,部分電池的容量很高，其單體電壓已經(jīng)超過(guò)設定的限制的時(shí)候(一般要比截止電壓小)時(shí),BMS控制均衡電路開(kāi)始工作,控制這些容量滿(mǎn)的電池少充，不充甚至是轉移能量，以達到在整個(gè)電池組的容量小的電池繼續充電并且容量滿(mǎn)電池不損壞的目的。

　　充電均衡的功能是防止電池組內的電池過(guò)充電，部分結構在放電使用中，可能會(huì )帶來(lái)的某些負面影響。由于充電均衡僅僅保證了電池在充電中，容量最小的電池不過(guò)充，在放電過(guò)程中，它能釋放的能量也是最小的，因此這些電池過(guò)度放電的可能性很大。如果BMS控制不好的情況下，這些容量小的電池已經(jīng)處于深度放電條件下，電池組的整體仍蘊含較高的能量(表現在電池組電壓較高)。往往充電均衡需要與放電均衡一起使用。