详解动力电池组均衡设计原理及意义

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动力电池并联均衡技术

动力电池并联均衡技术

动力电池并联均衡技术动力电池并联均衡技术动力电池并联均衡技术是一种旨在提高电动汽车电池组性能的关键技术。

在电动汽车中,电池组由多个电池单体组成,而电池单体之间存在电化学特性的差异,这会导致电池组内部的电荷和放电不平衡,进而影响整个电池组的性能和寿命。

因此,采用并联均衡技术可以解决这个问题。

首先,要了解电池并联均衡技术的原理。

在电池组中,通过将多个电池单体连接在一起,可以增加整个电池组的电流和电容量。

然而,由于电池单体之间有不同的内阻和容量,这些差异会导致一些电池单体容易充电和放电过度,而其他电池单体则无法充电和放电到设计值。

为了解决这个问题,可以采用并联均衡技术,即在电池单体之间增加均衡电路,通过调节电池之间的电流和电压,使得电池单体的充放电过程更加平衡。

其次,要了解电池并联均衡技术的实现方法。

一种常见的方法是采用均衡电路,将多个电池单体连接在一起,通过控制电流和电压,使得电池单体之间的电荷均匀分布。

这可以通过监测每个电池单体的电压和温度,然后通过控制均衡电路中的开关和电阻,来实现电荷的均衡。

另外,还可以采用外部能量储存器,如超级电容器,来辅助电池组的均衡。

超级电容器可以接收电池单体之间的过剩电荷,并在需要时释放电荷,以实现电池单体之间的均衡。

最后,要了解电池并联均衡技术的应用。

电池并联均衡技术主要应用于电动汽车和混合动力汽车等电动汽车领域。

在这些车辆中,电池组是核心部件,直接影响车辆的续航里程和性能。

通过采用并联均衡技术,可以提高电池组的能量利用率,延长电池组的使用寿命,并提高整个电动汽车系统的可靠性和稳定性。

此外,电池并联均衡技术还可以应用于其他领域,如储能系统和可再生能源系统,以提高整个系统的性能和效率。

综上所述,电池并联均衡技术是一种关键技术,可以提高电动汽车电池组的性能和寿命。

通过了解并应用电池并联均衡技术的原理和实现方法,可以有效解决电池组内部的充放电不平衡问题,提高整个电动汽车系统的性能和可靠性。

电池主动均衡原理

电池主动均衡原理

电池主动均衡原理引言电池主动均衡是一种重要的技术,用于平衡电池组中不同电池之间的电荷状态,以延长电池的寿命和提高整个电池系统的性能。

本文将介绍电池主动均衡的原理及其在电池应用中的重要性。

电池组的不均衡问题在电池组中,每个电池的性能和健康状态可能会有所不同,导致电池之间的电荷分布不均。

这种不均衡现象会导致电池组整体性能下降,缩短电池寿命,并且可能引发安全问题。

因此,为了保持电池组的正常工作和延长电池寿命,需要采取措施来主动均衡电池组。

传统的均衡方法传统的电池均衡方法主要有被动均衡和无源均衡。

被动均衡是通过串联电阻器或开关来实现,将电池组中电荷较高的电池放电,以便与其他电池达到均衡。

无源均衡是利用电池本身的内阻差异,通过选择合适的电池连接方式,使电池组达到均衡。

然而,传统的均衡方法存在一些问题。

被动均衡会浪费能量,并且不适用于大容量电池组。

无源均衡方法受限于电池本身的内阻差异,效果有限。

主动均衡原理主动均衡通过引入均衡电路和控制器,能够主动地调节电池组中电池的充放电状态,以达到均衡的目的。

主动均衡方法可以根据每个电池的电荷状态采取相应的措施,使电池组中的电荷均匀分布。

主动均衡的原理如下: 1. 检测:通过传感器或电压监测电路,实时监测电池组中每个电池的电荷状态,包括电压、温度等。

2. 分析:电控系统对电池组中的数据进行分析比较,确定电池组中电荷不均衡的情况。

3. 均衡控制:根据分析结果,选择合适的均衡策略,通过均衡电路和控制器控制每个电池的充放电状态,使得电荷均匀分布。

主动均衡方法可以根据电池组中电池的具体情况进行精细控制,提高均衡效果,并能避免能量的浪费。

电池主动均衡的重要性电池主动均衡技术对于电池应用具有重要意义。

以下是主动均衡的几个重要应用领域:电动汽车在电动汽车中,电池组的均衡非常重要。

由于电池数量众多且容量大,电池组的不均衡会导致续航里程的不稳定性和电池寿命的缩短。

通过主动均衡技术可以实现电池组的自动均衡,提高电动汽车的性能和安全性。

电池均衡原理

电池均衡原理

电池均衡原理电池均衡是指在多节电池组中,通过控制充电和放电过程,使得各个电池单体之间的电压、容量和内阻保持在合理范围内,以确保整个电池组的性能和寿命。

电池均衡技术在电动汽车、储能系统等领域具有重要意义。

首先,电池均衡的原理是什么呢?在充放电过程中,由于电池单体之间的差异,比如内阻、容量等方面的差异,就会导致电池单体之间的电压差异。

如果这些差异过大,就会影响整个电池组的性能和寿命。

因此,电池均衡的原理就是通过控制充放电过程,使得各个电池单体之间的差异保持在一个合理范围内,从而保证整个电池组的性能和寿命。

其次,电池均衡的方法有哪些呢?常见的电池均衡方法包括被动均衡和主动均衡两种。

被动均衡是指通过外部电阻、电容等被动元件来实现电池均衡,这种方法成本低廉,但效率较低。

而主动均衡则是通过控制充放电过程,比如采用电压调节器、开关管等器件,来实现电池均衡,这种方法效率高,但成本较高。

此外,还有一种混合均衡方法,即将被动均衡和主动均衡结合起来,以充分发挥它们各自的优势。

最后,电池均衡技术的发展趋势是什么呢?随着电动汽车、储能系统等领域的快速发展,对电池均衡技术的要求也越来越高。

未来,电池均衡技术将会朝着高效、智能化、集成化的方向发展。

比如,采用先进的电子器件和控制算法,实现对电池单体的精准控制;采用智能化的管理系统,实现对整个电池组的实时监测和控制;采用模块化、集成化的设计,实现对电池均衡系统的简化和优化。

总之,电池均衡是保证电池组性能和寿命的重要手段,其原理是通过控制充放电过程,使得各个电池单体之间的差异保持在一个合理范围内。

电池均衡的方法包括被动均衡、主动均衡和混合均衡,未来的发展趋势是高效、智能化、集成化。

希望本文的介绍能够对您有所帮助,谢谢阅读!。

一文读懂动力电池BMS均衡功能

一文读懂动力电池BMS均衡功能

一文读懂动力电池BMS均衡功能动力电池BMS(Battery Management System)是一种专门用于管理和控制动力电池的系统。

它是电动车、混合动力车和其他电动设备中的关键部件之一、BMS负责监测、控制和保护动力电池,确保其工作在最佳状态下,提高电池的可靠性和性能。

在动力电池中,不同的电池单体往往存在着容量、内阻和电压等方面的差异。

这些差异会导致电池充放电过程中存在不平衡。

如果放置时间过长,电池之间的差异会进一步增大,最终导致电池的充电能力下降,甚至引起电池的过热和损坏。

因此,BMS的均衡功能就是为了解决这个问题。

BMS的均衡功能是通过调整电池之间的充电和放电差异,使得所有单体电池的电荷状态保持在一个相对平衡的水平上。

具体来说,均衡功能可以分为两个方面:主动均衡和被动均衡。

主动均衡是通过电池管理系统对电池进行监测和控制,根据电池的充电状态、温度等信息,智能地调整每个电池单体的充电和放电电流,以实现各个电池单体之间的电荷平衡。

这种均衡方式可以在电池的充电和放电过程中进行,并且可以根据实时的电池状态进行动态调整。

被动均衡是通过在电池组中增加均衡电阻或均衡电路来实现的。

当电池组的电压达到设定值时,均衡电路会对电池进行均衡操作,将电池组中电池单体之间的电荷进行均匀分配。

被动均衡主要是在电池组充电过程中进行,可以在电池组处于充电状态时,通过将电池组中过充电的电池单体的电荷转移到其他电池单体上,从而实现电池之间的均衡。

与传统的锂电池相比,动力电池具有更高的能量密度和更大的容量,在电动汽车和其他电动设备中得到广泛应用。

动力电池的均衡功能对于电池的性能和寿命至关重要。

只有通过合理的充放电控制,使电池组中的每个电池单体工作在相对平衡的状态下,才能充分发挥动力电池的优势。

总之,动力电池的BMS均衡功能是一项重要的技术,通过主动和被动两种方式来实现电池单体之间的电荷平衡。

它能够保证动力电池的性能和寿命,并提高电池的可靠性和安全性。

锂电池组均衡充电电源设计与实现

锂电池组均衡充电电源设计与实现

锂电池组均衡充电电源设计与实现锂电池是一种重要的能源存储装置,广泛应用于电动汽车、无人机、智能手机等领域。

为了确保锂电池组的安全性和寿命,电池组需要进行均衡充电。

均衡充电是指在锂电池组中的每个电池单体充电时,通过控制电流和电压使得每个电池单体都能达到相同的电荷状态。

本文将介绍锂电池组均衡充电的原理和需求,以及设计和实现均衡充电电源的方法。

一、锂电池组均衡充电的原理和需求1.原理锂电池是一种充电时电压相对较低的电池,当进行充电时,会因为不同电池单体的电阻、容量等因素导致充电不均衡。

如果每个电池单体的充电状态不能达到一致,就会造成电池寿命的缩短和安全隐患。

需要对锂电池组进行均衡充电,以确保每个电池单体的充电状态一致。

2.需求锂电池组进行均衡充电时,需要满足以下需求:(1)准确控制每个电池单体的充电电流和电压,实现均衡充电;(2)避免过充和过放,确保电池单体的安全性;(3)充电效率高,充电时间短,提高电池组的使用效率;(4)实现可靠的保护和监控功能,确保充电过程的安全可靠。

二、均衡充电电源的设计要点1.电源选型锂电池组均衡充电电源的选择应考虑以下几个方面:(1)输出电压和电流范围要符合锂电池组的充电需求;(2)精度和稳定性高,以实现精确均衡充电;(3)具有过流、过压、过温等保护功能,确保充电过程的安全性。

2.控制方式均衡充电电源的控制方式应该具备以下特点:(1)能够实现电流和电压的精确控制,以实现均衡充电;(2)支持多路充电控制,以满足锂电池组不同规格的充电需求;(3)具有通讯接口,可实现与智能控制系统的连接,实现远程监控和控制。

3.保护功能均衡充电电源应具备完善的保护功能,包括:(1)过流保护:在充电过程中,当电流超过设定值时能够及时停止充电,避免电池单体受损;(2)过压保护:当电池单体的电压超过设定值时,能够停止充电,避免电池过充;(3)过温保护:当电池单体温度超过设定值时,能够停止充电,避免电池过热。

锂电池组均衡充电电源设计与实现

锂电池组均衡充电电源设计与实现

锂电池组均衡充电电源设计与实现本文将主要讨论锂电池组均衡充电电源的设计与实现。

我们将介绍锂电池组均衡充电的原理和意义,然后分析目前常用的均衡充电方案,并对均衡充电电源的设计要求进行详细分析。

接着,我们将设计一种基于PWM技术的均衡充电电源,并进行实际测试。

我们将对实验结果进行分析并总结全文。

二、锂电池组均衡充电原理和意义锂电池组由多个单体电池组成,每个单体电池的容量、内阻、电荷放电特性等都存在一定的差异,这导致了在充电过程中,各个单体电池充电程度不一致,进而导致了锂电池组容量的不充分利用和寿命的缩短。

对锂电池组进行均衡充电是非常必要的。

均衡充电的原理是通过对每个单体电池进行充电、放电的控制,使得各个单体电池的电压、容量等参数能够达到均衡,进而达到锂电池组容量的最大化利用和寿命的延长。

三、锂电池组均衡充电方案分析目前常见的锂电池组均衡充电方案主要包括被动均衡充电和主动均衡充电两种。

被动均衡充电是指采用平衡电路将各个电池单体的电压限制在特定范围内,通过将多余的电荷转移到电阻或者其他电池单体来实现均衡。

这种方法简单、成本低,但效率较低,且不能对单体进行主动充电,只能进行放电。

主动均衡充电是指采用充电控制器对每个单体电池进行充电和放电控制,以实现均衡。

这种方法效率高、精度好,能够充分利用每个单体电池的充电容量,但是成本较高,控制复杂。

四、锂电池组均衡充电电源设计要求分析在设计锂电池组均衡充电电源时,需要考虑以下几个方面的要求:1. 输出电压范围:锂电池组的工作电压范围一般为3.6V-4.2V,因此均衡充电电源的输出电压需要在此范围内可调。

2. 输出电流范围:充电电流需要根据电池组的容量和充电速度进行调整,因此需要能够实现大范围的电流输出。

3. 充电控制:需要能够对每个单体电池进行充电控制,实现均衡充电。

4. 功能完善:需要具备过充、欠压保护和故障报警等功能,保证锂电池组的安全和可靠运行。

五、基于PWM技术的锂电池组均衡充电电源设计基于PWM技术的均衡充电电源主要由PWM控制器、电源模块和监测电路组成。

006 动力电池的均衡控制

006 动力电池的均衡控制

情境三 两种耗散型的均衡控制管理 • 本情境基于情境一建立的串联电池组模型,对两种耗散 型的均衡方式进行比较,比较的指标为均衡所需的时间和 电量损耗。 一、两种待比较的均衡策略 • 待比较的两种耗散型均衡控制策略基于同样的电路拓扑 结构,如前面图6-12所示。 • 按均衡电路的拓扑结构分,这属于分散式均衡。本节是基 于同样的电路结构实施不同的均衡策略。
• 即使在生产出电池后进行分类再进行组合,也会出现 电池匹配失衡的现象。比如各单体的自放电量不同导致 电池组在搁置过程中的容量失衡、单体之间电阻不同导 致个别单体在电池组充电过程中过充等。
• 要实现单体电池的均衡控制,均衡器是电池管理系统 的核心部件,离开均衡器,管理系统即使得到了电池组 测量数据,也无所作为,也就无所谓管理。 • 目前国内外对车用动力电源系统的均衡、尤其是锂离 子电池的均衡,进行了详细的研究,并有多种产品出现。 基本原理就是根据单体电池的电压进行调控。
和分布式均衡方案。 • 集中式均衡方案:是指整个电池组公用一个均衡器,通
过逆变分压等技术对电池组能量进行分配,以实现单体 电池与电池组之间的能力传递的能量均衡方式。 • 分布式均衡方案:的分散式电池均衡拓扑结构,图中, 通过在每个电池上并联一个旁路电阻,并利用一个电子 开关控制均衡操作。
一、均衡控制管理的基本模型 • 本章所讨论的均衡控制模型是针对串联结构的电池组
而言的,如图6-1所示(假设电池组内电池的个数为n)。
从以上模型中可以看到,在某个时刻,电池组每个电 池的容量以及剩余电量有可能不一致,因此才有对动力电 池进行均衡控制管理的必要。
对电动汽车而言,动力电池的不一致性是必然的,其 原因主要在于以下两个方面。 (1)电池生产制造过程导致的不一致。 (2)工作环境导致的电池不一致。

如何设计实现动力电池组之间的平衡

如何设计实现动力电池组之间的平衡

均衡动力电池组模块原理与设计
动力电池组是由多个单节电池串联组成的电池模块,由于电池个体之间内部特性的差异,若干次充、放电后,电池组会失衡,严重影响动力电池组的效率与安全。

另外,电池组在充放电过程中的过充电、过放电、电流过大、温度过高等现象会加剧电池间特性的差异,从而引起单节锂电池之间容量、电压等性能的不平衡,最终导致电池组整体特性的急剧衰退和部分电池的加速损坏。

因此在锂电池组合使用时必须要解决各个单节电池在电池组中的平衡问题。

电池组中各节电池电量的均衡可采用电阻均衡、电容均衡、变压器均衡等多种方案。

由于本管理系统是针对大容量的动力锂电池组,若采用电阻均衡,均衡速度快但将会有过多的能量白白浪费掉;电容均衡虽然不额外耗能,但是均衡电流一般较小,很难胜任动力锂电池之间的均衡。

故本均衡模块采用兼顾效率和速度的变压器均衡方案。

在具体设计中直接采用DC/DC开关电源模块。

由于开关电源模块具有功耗小、效率高、体积小、质量轻等优点,将其直接作为均衡模块使用是一个很好的选择。

在具体使用时,根据检测到的各单节电池的电压值判断是否需要对电池组进行能量均衡。

若需要,闭合均衡总开关K5,开关K1、K2向下打到均衡档,用电池组的整体能量对电压最低节电池进行额外的均衡充电,直到各节电池电压值的差别在系统要求范围之内。

原理图如图4所示。

图4 电压采样、均衡充电原理图。

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详解动力电池组均衡设计原理及意义2011-12-0619:51:36来源:互联网分享到:标签:电池组剩余电量平衡算法引言随着电池作为电源使用而日益受到欢迎,又出现了一种同样强劲的需求,即最大限度地延长电池的使用寿命。

电池不平衡(即组成一个电池组的各节电池的充电状态失配)在大型锂离子电池组中是个问题,这个问题是由制造工艺、工作条件和电池老化的差异造成的。

不平衡可能降低电池组的总容量,并有可能损坏电池组。

不平衡使电池从充电状态到放电状态都无法跟踪,而且如果没有密切监视,可能导致电池过度充电或过度放电,这将永久性地损坏电池。

电池制造商按照容量和内部电阻对混合电动型汽车以及电动型汽车电池组中使用的电池进行分类,以在交付给客户的特定批次中,减少电池之间的差异。

然后,再仔细挑选电池来构成汽车电池组,以改善电池组中每两节电池之间的匹配。

理论上,这应该能防止电池组中产生大量的不平衡,但是尽管如此,普遍的共识是,当构成大型电池组时,既需要电池监视、又需要电池平衡,以在电池组寿命期内保持大的电池容量。

要理解平衡的重要性,第一步是利用两个相同的电池组来评估两种基本的电池管理策略。

该测试将探究,在电池寿命期内,电池组的总容量是怎样受到影响的。

为了评估这两种策略,要设计一个电池监视系统(BMS)。

该电池监视系统由3个部分组成:监视硬件、平衡硬件和控制器。

用在测试中的电池监视系统能监视电池电压和电池负载电流、平衡电池,并能控制电池与负载及电池充电器的连接。

监视硬件一个简单的电池监视器和平衡系统如图1所示。

该电池监视系统的硬件是围绕高度集成的LTC6803-1多节电池监视IC设计的。

每个LTC6803-1能测量多达12节电池,并允许以可连接多个IC的串行菊花链形式连接,从而使一个系统能通过一个串行端口监视超过100个电池。

当设计一个电池监视系统时,某些规范应当给以特殊考虑,首先是电池电压准确度。

当试图决定单个电池的充电状态时,电池电压的准确度至关重要,而且一节电池能否在接近工作极限的条件下工作,电池电压的准确度是限制因素之一。

LTC6803具 1.5mV的分辨率,准确度为 4.3mV。

这将允许该控制器就电池状态做出准确决策,而不论使用的是什么样的电池化学组成。

其次,电池组不平衡的一个主要来源是,电池监视电路本身的电源和备用电流的差异。

在汽车应用中,备用电流尤其重要,因为大多数汽车在大部分时间里都是熄火的,这时电池监视系统处于备用模式。

LTC6803仅具12uA备用电流,电流范围规定为6uA至18uA,从而可保证在一个大型电池组中,最严重的不平衡为12uA,这使每月不平衡低于10mAhr。

有两个ADC输入可用来监视电池温度或其他的传感器数据。

图1中显示的设计用Vtemp1输入测量电池电流。

电流用LT1999测量。

LT1999是一款高压双向电流检测放大器,具-5V至80V的输入范围,而且在本文所述测试情况下,设置为监视电池组高压端的±10A。

LTC6803上的两个GPIO引脚用来控制一个有源负载和一个充电器。

当充电结束或达到放电点时,这允许LTC6803断开电池与充电器或负载的连接。

图1:6节电池监视系统的简化原理图。

LTC6803测量电池电压并控制外部电池放电晶体管。

LT1999测量至电池组的充电和放电电流。

平衡硬件利用跨电池组中每一节电池的旁路电阻器和开关实现无源平衡硬件。

平衡电阻器的使用一般采用两种方式之一(图2)。

电阻器可用来导引充电电流绕过电池,以便具较低充电状态(SOC)的电池能以较高的速率保持充电,而不会使具有高SOC的电池有过充电和损坏的风险。

该电阻器也可用来使具较高充电状态的电池泄放过多的电荷,以使这些电池与具较低SOC的电池实现均衡。

图2:无源电池平衡的两种选择。

电阻值决定主要功能硬件设计的主要关注之处是确定合适的平衡电流,该电流由所用旁路电阻器的值设定。

所需的平衡电流大部分取决于电池的容量、可允许的平衡时间、预期的不平衡程度以及电阻器将怎样使用。

如果电阻器用来旁路充电器的电流,那么它将设定为分流几个安培的电流。

如果平衡电阻器用来泄放过多的电荷,那么该电阻器的大小要满足所希望的平衡时间。

无源平衡仅能纠正源自电池组加载的SOC不平衡,而电池组加载则是由电池监视电路、电池本身放电以及内部电阻效应引起的。

如果持续监视,那么这些SOC不平衡的来源每天应该仅产生少量的不平衡。

用于这次实验室评估的电池监视系统采用了一个33Ω的平衡电阻器,该电阻器设定大约100mA的平衡电流,就小型电池而言,这一平衡电流很大,但是这样的平衡电流允许平衡操作用更短的时间来完成。

控制策略电池监视系统硬件的控制程序设计为既监视电池状态,又管理电池不平衡。

该系统的无源平衡功能可以接通或断开,以决定平衡对电池组的影响。

实验室测试在Turnigy公司制造的两个相同的电池组上以及通过多个充电/放电周期进行。

为了比较方便,仅监视第一个电池组,以确保每节电池的电压都保持在正常工作范围。

第二个电池组既受到监视,又接受周期性无源平衡。

这个实验中使用的两个电池组由6个串联锂离子聚合物电池组成,总容量为 2.2AHr。

单个电池的最大终端电压为 4.2V,最小终端电压为3V。

为了模拟实时使用情况并加速老化,两个电池组都在电池监视系统的监察下连续充电和放电。

放电周期采用固定的2C至3C、4.4A至 6.6A速率,同时电池以1C至2C、2.2A至 4.4A的恒定电流充电。

基本监视系统设定为监视单个电池电压的欠压和过压情况以及任何过流故障。

在放电时,电池组中任何电池达到 3.005V的欠压限制都会终止放电周期。

在充电周期,如果电池组中的任何电池达到了 4.19V的过压状态,电池充电就终止。

每个电池组都重复充电和放电100个周期,以加速老化。

无源平衡的目标是调节电池组中所有电池的SOC,以便能够从电池组中安全地抽取最多的能量。

无源平衡器不产生或向电池组提供电荷,这意味着,电池组中容量最低的电池将决定电池组的有用容量。

为了最大限度地提高电池组的容量,平衡器需要确保使容量和SOC 较低的电池完全充电和放电。

仅当电池能完全充电和完全放电时,该电池存储的总能量才能使用,这意味着最薄弱的电池应该是最先完成充电和放电的电池。

对无源平衡方法的主要担心之处是,能否识别具较高容量的电池。

电池的SOC体现在电池的开路电压中,也是剩余能量的百分比指示器。

两节电池有相同的SOC,不意味着这两节电池存储了相同数量的能量,与容量较低的电池相比,在给定SOC下,容量较大的电池存储的能量总是更多。

平衡软件控制算法用来利用充电器协调平衡,而且在充电周期开始时启动。

既然无源平衡仅能从电池组去除能量,那么当电池组放电时,平衡就没有意义了。

这也消除了使容量较低的电池和容量较高的电池SOC相等的可能性,这在放电时会降低可用容量。

充电周期一启动,就将电池电压存储起来,然后才连接充电器。

在充电周期开始时,平衡器应该决定哪一节电池的电压最低,这节电池将被称为Clow。

充电周期结束的标志是,某一节电池达到预定的最大电压限制,当充电周期结束时,电池电压再次存储起来。

在两种情况下,电池电压都是用无负载电流测量的,而且经过了短期稳定。

如果充电周期结束后,所测得的Clow电压不是最高电压,那么就需要平衡。

充电周期之后Clow的电压设为Vbalance。

对于电池组中所测得的电压高于Vbalance的电池,要启动泄放电阻器。

平衡开关应该保持接通,直到所有电池电压都等于Vbalance电压为止。

达到平衡以后,电池恢复充电,以使电池完全充电。

为了观察无源平衡的影响,做了两个测试,结果如下。

测试结果:电池组1电池组1经过了100个充电/放电周期,图3显示若干周期后记录6节电池的电压。

该图显示,经过短暂停顿后,在一个完整的充电周期结束时所测得的电池电压。

充电后,电池电压之间的不平衡与容量和内部电阻的小量变化有关。

在第一个完整的周期中,测得的电池组容量为 2.072AHr,经过100个周期后,所测得的容量为 2.043AHr,随着周期数增加,容量有少量下降。

还有一种趋势,即随着充电/放电周期数的增加,充电后电池的最终电压下降了,100个周期以后,这种趋势尤其显著。

这种趋势最有可能是因为电池老化引起电池内部电阻的小量增加导致的。

内部电阻增加使电池更快地达到充电结束门限。

尽管在工作时没有平衡,这个电池组在100个周期中自始至终保持着同样程度的不平衡。

能像这个电池组一样,每节电池自然而然相互匹配的电池组相当罕见。

图3:充电周期之后电池组1中电池的电压测试结果:电池组2第二个电池组评估时采用了无源平衡算法。

在进行任何平衡之前,电池组经过10次充电/放电。

电池组2的初始电压如图4所示。

与电池组1不同,制造商没有对这些电池的SOC进行很好的匹配。

遇到这种类型失配的可能性要大得多。

电池组2需要平衡,然后才能提供总的潜在容量。

这种情况是更加典型的。

图4:充电周期之后电池组1中电池的电压5号电池与其余电池之间存在很大和高于100mV的不平衡。

这种不平衡对电池的容量有极大的影响。

在一个完整的周期之后,该电池组显示所测得的容量为 1.765AHr。

经过10个周期之后,不平衡依然存在,平衡算法启动。

平衡器给所有电池放电,以与5号电池匹配,经过一个完整的充电周期之后,所记录的SOC为 2.043AHr,与初始SOC相比有16%的改进。

平衡算法依然保持运行,但是在接下来的50个周期中,校正作用非常小,50个周期之后,所测得的容量为 2.044AHr。

即使经过大量平衡周期之后,该电池组仍然没有利用全部可能使用的能量。

主要限制是,该平衡算法没有考虑电池内部电阻这个因素。

1号电池有较高的内部电阻,总是在5号电池之前完成充电,从而使5号电池无法完全充电。

在50个周期后,对平衡算法进行修改,以观察电池组容量是否能得到改善。

平衡算法修改为,让放电电阻器跨电池两端连接,同时如果任何电池的电压高于Clow,就连接充电器。

这允许比较薄弱的电池在充电器断接之前获得更多电荷,也是图2中提到的导引充电电流方法的一个例子。

这种充电策略的改变使可用容量提高到了 2.051AHr,并改善了平衡时间。

该电池组再充电和放电50次,即总共100个周期,那么100个周期之后所测得的容量为2.054AHr。

电池组2的容量在测试过程中一直保持恒定,且当平衡策略改善后,容量提高了。

即使最初某节电池与其他电池严重失配,这种改进依然可以实现。

结论如果电池组物理上很小,电池节数很少,那么初始查验步骤就能保证在电池的寿命期内使电池保持很好的匹配状态。

在小型电池组中,电池的负载和温度条件一般是很好匹配的。

测试显示,少量不平衡将随着充电/放电周期数的增加而增大,电池组1损失了 1.4%的容量。

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