细说新能源电池“自我保养”之------BMS均衡

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细说新能源电池“自我保养”之------BMS均衡 [复制链接]

作者：BMS田间小路

 

      在《财政部、科技部、工业和信息化部、发展改革委关于2016-2020年新能源汽车推广应用财政支持政策的通知》中提出了明确要求：新能源汽车生产企业应对消费者提供动力电池等储能装置、驱动电机、电机控制器质量保证，其中乘用车生产企业应提供不低于8年或12万公里（以先到者为准）的质保期限。由此可见，新能源汽车必须对零部件加强管理，才能更好地提高质保能力。

      电池其实是一种很娇气、脾气又很火爆的科技产物，看着铜头铁脑的，可是使用寿命可能达不到十年极限，而且如果使用不当，很可能就被惹怒，后果不堪设想。所以对于电池的管家BMS的功能要求，就会严苛很多，想要做好它，需要从多个角度去提升，下面我们就介绍其中之一——均衡。

我们介绍一下电池产生电压不一致性的原因：

1）局限于电池制造水平和工艺，电芯在生产过程中各个单体会存在细微的差别，也就是一致性问题。

2）电芯在组成电池组装车使用过程中，由于自放电程度以及部位温度等原因导致单体差异的出现。

3）用户的不合理使用，如过充、过放等。

电池电压不一致性的危害：

1）锂电池组容量损失，容量符合“木桶原理”，最差的那颗电芯的容量决定整个电池组的能力。

 

 

2）锂电池组寿命损失，小容量电芯，锂电池组每次都是满充满放，很大可能最先到达使用极限。

3）锂电池组内阻增大，造成电芯发热量相对比较多。内阻和温升，形成一对负反馈，使高锂电池组内阻电芯加速劣化。

      电池的均衡功能，目前主要分两种：主动均衡和被动均衡。两者的目的相同，都是想要消除电池组电压的不一致性，但是两者的实现原理却是截然不同的。

被动均衡：

      靠能量耗散方式解决电池电压不一致的方式的总称。一般通过均衡电阻（阻值30Ω，电流100mA）将电能转化为热能释放掉。整个系统的电量受制于容量最少的电池。在充电过程中，锂电池会有一个充电上限保护于阈值，当某一串电池达到此阈值后，BMS会切断充电回路，停止充电。如果发生“过充”，即充电使电池电压超过阈值，锂电池就有可能燃烧或者爆炸。因此，BMS会具备过充阈值保护功能，防止发生危险。通过充电过程中开启被动均衡，适时调整电芯电压，让压差保持在一个合理的区间内，最大限度的使电池达到满充效果。

 

 

被动均衡的优点是成本低廉，电路设计简单，软硬件容易实现；缺点为无法增加余留量少的电池的容量，均衡电量以热量形式被耗散浪费。

主动均衡：

      以能量转移来实现均衡目的方式的总称。总结为削高填低，包括电容式均衡，电感式均衡，变压器式均衡就是把已经电压高的电芯的能量转移一部分出来，给电压低的电芯，从而推迟最低单体电压触及放电截止阈值。这种均衡方式一般在静态的时候行。

      简易均衡动作如下：Battery1为高电压电芯，Battery2为低电压电芯。所有开关均为断开状态，有均衡指令时，开关 S1、S6 闭合，此时Battery1 给储能性器件充电，通过控制开关的占空比来控制充电功率和时间，充电结束后，开关管 S3、S8 闭合，储能性器件给Battery2 充电，此时电池组内不一致性降低，结束一个均衡循环。

 

      还有一种充电时候开启的主动均衡，称之为并联式均衡，通过对并联电池端加载开关器件，利用其先天性的单体电压高的自发给单体电压低的电池充电的特性进行均衡。

 

 

 

主动均衡的优点是效率高，损失小，缺点是结构复杂，需要专门的控制芯片，体积较大，成本较高。

      无论是主动均衡还是被动均衡，肯定都有其特定的使用价值。要提高电池一致性，BMS整体设计与整车搭配才是关键。两种BMS均衡方法利弊明显，如何选择还是得看电池的特性，单体一致性很强的小容量的电池组更适合被动均衡。一致性方面一般的大容量的动力电池采用主动均衡更能适应使用要求。

      软件定义汽车，欢迎进入BMS世界！

 

来源：BMS田间小路

原文：https://mp.weixin.qq.com/s/ud0HJDRvkYo-P1j3pllPSg

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不错很厉害，学习到了感谢版主的文章，有了进一步的了解