行业天天彩票投注
Group news
江苏宏丰木业天天彩票投注    您的位置: 天天彩票投注  >  行业天天彩票投注  >  正文

提高具有不匹配电池单元的电池包容量的两种办法解析

2019年11月08日 文章来源:网络整理 热度:147℃ 作者:刘英

由串联连接、高能量密度、高峰值功率的锂聚合物或磷酸铁锂(LiFePO4)电池单元组成的大电池包,广泛用于从纯电动车辆(EV或BEV)、油电混合动力车辆(HEV)、插电式混合动力车辆(PHEV)到能源存储系统(ESS)电动汽车市场。尽管对大容量电池单元的需求不断增长,电池价格仍然相当高,问题是即便是较高成本、较高质量的电池单元,重复使用后也会老化且不匹配。

提高具有不匹配电池单元的电池包容量有两种办法:

一种是从一开始就使用更大的电池,但这样做的性价比不高;

一种是使用主动均衡,这是一种新技术,可以恢复电池包中的电池容量,快速增强动力。

全串联电池单元,需要均衡

当电池包中的每个电池单元具有相同的充电状态(SoC,State of Charge)时,我们说电池包中的电池单元是均衡的。SoC是指当电池充电和放电时,单个电池的当前剩余容量相对于其最大容量的比例。

例如,一个10安时的电池单元若有5安时的剩余容量,则其SoC为50%。所有电池单元都必须保持在某一SoC范围内,以避免损坏电池或缩短寿命。SoC的允许最小和最大值因应用而异。在电池运行时间至关重要的应用中,所有电池单元可以在20%的最小SoC和100%的最大SoC(或满电状态)之间工作。需要最长电池寿命的应用可能会将SoC范围限制在最小30%到最大70%之间。这些是电动汽车和电网储存系统的典型SoC限制,它们使用非常大且昂贵的电池,更换成本极高。电池管理系统(BMS)的主要作用是严密监控电池包中的所有单元,确保没有任何电池单元充电或放电超出该应用的最小和最大SoC限值。

对于串联/并联电池单元阵列,一般可以认为并联连接的电池单元彼此之间会自动均衡。也就是说,随着时间推移,只要电池单元端子之间存在导电路径,并联连接的电池单元之间的充电状态就会自动均衡。同样可以认为,串联连接的电池单元的充电状态会随着时间推移而出现差异,原因有多方面。整个电池包中的温度梯度、阻抗、自放电速率或各电池单元负载之间的差异,可能导致SoC逐渐变化。尽管电池包充电和放电电流有助于使这些电池单元间差异变小,但除非周期性地均衡电池单元,否则累积的不匹配性将会有增无减。补偿电池单元的SoC渐变是均衡串联电池的最基本原因。通常情况下,被动或耗散均衡方案足以重新均衡电池包中容量接近的电池单元的SoC。

如图1a所示,被动均衡既简单又便宜。然而,被动均衡也非常缓慢,会在电池包内部产生有害的热量,均衡结果是将所有电池单元的剩余容量减少到与电池包中SoC最低的电池单元一致。此外,被动均衡缺乏能力有效解决另一种常见现象——容量不匹配引起的SoC误差。所有电池单元在老化时都会损失容量,损失速率往往不同,原因类似于串联电池单元的充电状态随着时间推移而出现差异。电池包电流均等地流入和流出所有串联电池单元,因此 电池包的可用容量取决于电池包中容量最低的电池单元。

只有图1b和图1c所示的主动均衡方法可以让电荷在整个电池包中重新分配,补偿电池单元间不匹配所造成的容量损失。

提高具有不匹配电池单元的电池包容量的两种办法解析

图1. 电池单元均衡典型拓扑结构

电池单元间不匹配,会显著缩短运行时间

电池单元间的容量或SoC不匹配可能会严重降低电池包可用容量,除非均衡电池单元。为使电池包容量最大化,要求在电池包充电和放电期间,电池单元是均衡的。

在图2所示的例子中,一个10单元串联电池包由(标称)100 安时电池单元组成,最小容量单元与最大容量单元的容量误差为±10%,对该电池包充电和放电,直至达到预定SoC限值。如果SoC值限制在30%和70%之间,并且不进行均衡,则经过一次完全充电/放电循环之后,电池包可用容量相对于理论可用容量减少25%。被动均衡理论上可以在电池包充电阶段均衡各电池单元的SoC,但在放电期间,无法阻止第10个单元先于其他单元达到30%的SoC水平。即使在电池包充电期间进行被动均衡,在电池包放电期间也会损失可观的容量(不可用)。只有主动均衡解决方案才能恢复容量,在电池包放电期间将电荷从高SoC单元重新分配给低SoC单元。

提高具有不匹配电池单元的电池包容量的两种办法解析

图2. 电池单元间不匹配导致电池包容量损失的例子

上一篇:SiTime推出MEMS参考时钟支持新物联网应用所需的最佳尺寸、功耗和精度


下一篇:spi读取sd卡数据例程

友情链接
Links
秒速赛车直播 时时彩模拟投注平台 顶级手机网投 全球彩票开户 金丰彩票注册 竞彩足球投注技巧 欢迎登陆沙龙网上娱乐 518彩票注册 湖北快3走势 澳门赌场永利赌场