鋰電池組均衡充電能改善電池一致性問題嗎？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-09-16 11:15
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作為一種新型動力技術(shù)，鋰電池組在使用中必須串聯(lián)才能達到使用電壓的需求，單體性能的參差不齊并不全緣于電池生產(chǎn)技術(shù)問題，即使每只電池出廠時電壓，內(nèi)阻完全一致，使用一段時間以后，也會產(chǎn)生差異，這使得解決動力電池充電技術(shù)問題成為迫切需要解決的技術(shù)問題。
為了解決動力鋰電池組使用中的一致性問題，本文提出了一種均衡充電管理電路的實現(xiàn)方案。首先分析了單體鋰電池的特性;然后在比較各種均衡充電理論的基礎上，選擇部分分流法作為設計思路，進行具體電路設計。多次鋰電池組充放電實驗表明，該均衡充電管理電路能有效改善鋰電池組充電的一致性，提高電池組工作性能，延長使用壽命。
由于電池性能不一致的問題，使得成組電池再利用率、使用壽命、安全性等方面的性能遠不及單體電池。具有高效均衡管理功能的鋰電池管理系統(tǒng)能夠大幅提高動力電池組的整體性能、有效的延長鋰電池組的使用壽命、大大降低整車的使用和維護成本。為安全、高效、實用的電動汽車的推廣提供技術(shù)保障。
目前，鋰電池管理系統(tǒng)在電池在線監(jiān)測、狀態(tài)評估、充電管理、數(shù)據(jù)通信、控制策略等方面都取得了一定進步。
鋰電池組充電特性
在動力電池組中由于各單體電池之間存在不一致性。連續(xù)的充放電循環(huán)導致的差異，將使某些單體電池的容量加速衰減，串聯(lián)電池組的容量是由單體電池的最小容量決定的，因此這些差異將使電池組的使用壽命縮短。造成這種不平衡的主要原因有：
●電池制作過程中，由于工藝等原因，同批次電池的容量、內(nèi)阻等存在差異;
●電池自放電率的不同，經(jīng)長時間積累，造成電池容量的差異;
●電池使用過程中，使用環(huán)境如溫度、電路板的差異，導致電池容量的不平衡。
鋰電池組均衡充電方案
為了減小不平衡性對鋰電池組的影響，在充電過程中，要使用均衡電路。
目前對于鋰電池組進行均衡管理的方案主要有2種，能耗型和回饋型。能耗型是指給各個單體電池提供并聯(lián)支路，將電壓過高的單體電池通過分流轉(zhuǎn)移電能達到均衡目的?；仞佇褪侵竿ㄟ^能量轉(zhuǎn)換器將單體之間的偏差能量饋送回電池組或電池組中的某些單體。
理論上，當忽略轉(zhuǎn)換效率時，回饋不消耗能量，可實現(xiàn)動態(tài)均衡。但由于回饋型設計控制方法復雜，制造成本較高，本充電器采用能耗型設計。
由于直流內(nèi)阻、極化電壓、最大可用容量為電池的特定參數(shù)，在一次或連續(xù)的幾次充放電過程中基本不發(fā)生變化，所以鋰電池組的均衡主要通過調(diào)整各單體電池的SOC來實現(xiàn)。經(jīng)研究，以SOC作為均衡的參考對象，均衡對象相對固定，充分利用均衡時間，提高均衡利用率來降低均衡電流容量。
以電池的SOC為控制對象，通過對單體電池充放電的方式來縮小電池之間SOC的差別。首先需要確定均衡目標，通常為了提高均衡的效率以及充分發(fā)揮充放電均衡的優(yōu)勢，將該目標設定為鋰電池組的平均荷電狀態(tài)值(SOC)。并同樣設置均衡控制帶(dSOC)來防止均衡的波動，對于SOC偏高的單體進行放電均衡，反之則進行充電均衡。
常用的鋰電池組均衡充電技術(shù)包括恒定分流電阻均衡充電、通斷分流電阻均衡充電、平均電池電壓均衡充電、開關電容均衡充電、降壓型變換器均衡充電、電感均衡充電等。成組的鋰電池串聯(lián)充電時，應保證每節(jié)電池均衡充電，否則使用過程中會影響整組電池的性能和壽命。
