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` BMS的一个很重要的功能就是维持电池组中的电芯具有同样的荷
电状态(SOC),这就涉及状态均衡。电池是在规范的标准约東下制造的, 但是从工厂发货的时候电池的电压或SOC也许没有那么一致。不仅如 此,与大多数其他电池一样,锂离子电池随着时间的推移有可能发生漏 电或者自放电。例如,如果电池在发货的时候是3.7V、100%S0C,当 电芯到组装企业的时候,也许soC已经降到995% 大型锂离子电池组通常由成百上千的电芯组成,电芯到电池组装工 程师手中的时候SOC或许会有稍微不同。这个差异看起来非常小,但 这种略微的差异在电池系统开始工作的时候也许会产生很大的麻烦。这 是因为SOC最小的电芯限制了电池组的充电和放电的能力 一个简单的例子也许可以帮助理解这个事情。在图8.5的例子中有 三个电芯,其中两个电芯具有相同的SOC,而第三个电芯的容量稍微低 点,即这组电芯的状态是不均衡的。当电芯以相同电流被全部放电的 时候,1号电芯将会比其他两个电芯早达到放电终点,这时电池组就会 停止放电,因为继续放电会损害1号电芯。这就意味着,2号和3号电 芯里面的电量不能初底放出,电池组总是会有剩余的不可用电量遗留下 来见图8.0。随着循环的增加,各个电芯充放电的SOC差异也会增加, 最弱的电芯要比其他的电芯工作得更努力,最终导致这个电芯过早失 效、甚至整个电池系统失效。所以尽可能确保每个电芯处于相同的SOC 是非常重要的,这也是BMS的重要目的和功能。就像 David Andrea描 述的一样,均衡是指使电池组中每个电芯的SOC达到相近的水平,以 尽最大可能来发挥整个电池组的容量5l 图85额定容量相同、SOC不同的电芯放电前的实际容量状态示意图 未用容量 图86额定容量相同、SOC不同的电芯放电后的实际容量示意图 如果电芯是通过并联的方式连接的,那么它们之间会实现自动均 衡。然而每一组并联的电芯模组之间还是需要进行均衡。知道了均衡的 重要性,我们接下来需要了解什么时候需要进行均衡。目前市场上的大 多数BMS系统在储能系统充电时进行电池均衡,这样做的原因如下。 首先,平衡通常需要大量的时间,为了准确测量储能系统中电池的容量 电压,电池必在非使用状态。其理系线1m压,建油必要处于停止使用状。ラ 了精确测量电范的容量和电对于混合电动车来说,理论上较长时间高速行驶的期间也可以进行电池均,困为此时电池基本上没有被使用。但这样会产生另外一个 题,BMS如何判断汽行驶在高璃公路上并且判定此时可以平衡电龙? 过监掉轮子的速度或可以判断年辆的行驶状态,但还需要确保车辆 在高速路上行驶的时间足够长,才可以完成电花的平衡过程 我们可以举个形象的例子来理解电均衡的方法。假设玩一个游 戏,在这个游戏中,桌子上一共有三个玻璃杯。你需要将它们装满水 最后再把这儿个玻璃杯的水倒空,但是我们必须道守一些规则:第一, 你必须使用特殊的具有通道的装置,使三个玻璃杯在同样的时间装同 样量的水第二・如果有一个杯子的水满了,就停止装水,无论其他 杯子里的水製了多少」第三,必刻使用另一个工具同时从三个杯子里 例出相同量的水1第四,如果其中的一个杯子已经倒空了,则停止操作 现在就开始这个游戏,止我们看看会发生什么。三个杯子的初始状态比不同SOC的电芯。三只存积相同的水里装有不同量的水,类比额定容量相同但 具有不同SOC的电 为了更好地展示游戏结果,我们将图中水的位置画得夸张了一些 然而,结果却是显面易见的:当你开始通过通道将水倒入玻璃杯中的时 候,最后一个玻璃杯首先装满水。现在你可以看到其他两个玻璃杯仍然 具有空间装水,特别是第一个玻璃杯离装满水还相差根远(见图88) 88以相同的速度加水,初始状态东量较多的杯子被最早灌满 比不同SOC的电艺进行充电时的情况 从这个游戏中可以看出,实现电芯均衡可以有两种方式。一种是从 满的玻璃杯倒出一些水,另一种是将水从满的玻璃杯中转移到水少的玻 璃杯中。同样,一共有两种方法让离子电池组内的电芯实现状态均衡, 这两种方法最大的区别就是如何处理电芯的能量。在下一部分,我们将 会描述这两种方法,即主动式和被动式均衡。 动式均衡 在被动式均衡中、高SOC电芯中多余的能量将被消耗掉。消耗的 方式有根多种。但是最常使用的是用电阻将多余能量转换成热。当然 这就意味着需要将合适大小的电阻组装到监测电芯的从属电路板中。 ` |
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