均衡充電的含義:
均衡充電簡(jiǎn)稱均充,是均衡電池特性的充電,是指在電池的使用過(guò)程中,由于電池的個(gè)體差異、溫度差異等原因造成電池端的電壓不平衡,為了防止這種不平衡趨勢(shì)的惡化,要提高電池組的充電電壓,對(duì)電池進(jìn)行均衡性的充電,以達(dá)到均衡電池組中各個(gè)電池單體特性,延長(zhǎng)電池使用壽命。
均衡充電是在動(dòng)力鋰電池充電過(guò)程的中后期,動(dòng)力鋰電池單體電壓達(dá)到或超過(guò)截止電壓時(shí),均衡電路開(kāi)始工作,減小動(dòng)力鋰電池單體電流,以期限制動(dòng)力鋰電池單體電壓不高于充電截止電壓。均衡充電的唯一功能是防止過(guò)充電,而在放電使用中將帶來(lái)負(fù)面影響。
在使用均衡充電時(shí),小容量動(dòng)力鋰電池單體沒(méi)有過(guò)充,能放出的電量小于不用均衡器時(shí)輕度過(guò)充所能釋放的電能,使得該動(dòng)力鋰電池單體放電時(shí)間更短,過(guò)放的可能性就更大了。
均衡充電的必要性:
以目前的鋰動(dòng)力鋰電池制造水平和工藝,在鋰動(dòng)力鋰電池電芯在生產(chǎn)過(guò)程中,各個(gè)鋰動(dòng)力鋰電池單體會(huì)存在細(xì)微的差別,也就是一致性問(wèn)題,不一致性重要表現(xiàn)在鋰動(dòng)力鋰電池單體容量、內(nèi)阻、自放電率、充放電效率等方面。鋰動(dòng)力鋰電池單體的不一致,傳導(dǎo)至鋰動(dòng)力鋰電池組,必然的帶來(lái)了鋰動(dòng)力鋰電池組容量的損失,進(jìn)而造成壽命的下降。
在組成的鋰動(dòng)力鋰電池組裝車使用過(guò)程中,也會(huì)由于自放電程度以及部位溫度等原因?qū)е聠误w不一致性的現(xiàn)象出現(xiàn),鋰動(dòng)力鋰電池單體的不一致性從而又影響鋰動(dòng)力鋰電池組的充放電特性。有研究表明,鋰動(dòng)力鋰電池單體20%的容量差異,會(huì)帶來(lái)鋰動(dòng)力鋰電池組40%的容量損失。
鋰動(dòng)力鋰電池均衡的意義就是利用電力電子技術(shù),使鋰離子鋰動(dòng)力鋰電池單體電壓或鋰動(dòng)力鋰電池組電壓偏差保持在預(yù)期的范圍內(nèi),從而保證每個(gè)單體鋰動(dòng)力鋰電池在正常的使用時(shí)保持相同狀態(tài),以防止過(guò)充、過(guò)放的發(fā)生。若不進(jìn)行均衡控制,隨著充放電循環(huán)的新增,各單體鋰動(dòng)力鋰電池電壓逐漸分化,使用壽命將大大縮減。
鋰動(dòng)力鋰電池單體的不一致,會(huì)隨著時(shí)間的推移,在溫度等隨機(jī)因素的影響下進(jìn)一步惡化。在一般情況下,鋰動(dòng)力鋰電池的使用環(huán)境溫度高于其最佳溫度10℃時(shí),鋰動(dòng)力鋰電池的壽命會(huì)降低一半。由于車載鋰動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)的串聯(lián)數(shù)量非常多,一般在88~100串聯(lián)之間、其容量一般在20~60kWh,每串鋰動(dòng)力鋰電池裝載的位置不同而會(huì)出現(xiàn)溫度差。
即使在同一個(gè)動(dòng)力鋰電池箱內(nèi),也會(huì)因?yàn)槲恢煤弯噭?dòng)力鋰電池受熱不同出現(xiàn)溫度差,而這個(gè)溫度差會(huì)對(duì)鋰動(dòng)力鋰電池壽命出現(xiàn)重大負(fù)面影響,使鋰動(dòng)力鋰電池出現(xiàn)不均衡,使得續(xù)航里程下降、循環(huán)壽命縮短。正是由于這些問(wèn)題,導(dǎo)致整個(gè)電池系統(tǒng)的容量無(wú)法完全使用,造成電池系統(tǒng)損失,而減緩這樣的系統(tǒng)損失也就會(huì)大大延長(zhǎng)電池系統(tǒng)的使用壽命。
鋰動(dòng)力鋰電池單體之間的一致性,對(duì)鋰動(dòng)力鋰電池容量的影響是最直接最重要,因鋰動(dòng)力鋰電池容量是個(gè)不能在短時(shí)間直接測(cè)量得到的參數(shù),但鋰動(dòng)力鋰電池單體容量跟它的開(kāi)路電壓有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。鋰動(dòng)力鋰電池單體電壓是可以實(shí)時(shí)在線測(cè)量的,這使其成為衡量鋰動(dòng)力鋰電池單體一致性水平的有利條件。在電池管理系統(tǒng)的管理策略中,把鋰動(dòng)力鋰電池單體電壓值作為觸發(fā)條件的情況還有放電終止條件、充電終止條件等。
處于這樣位置的一個(gè)參數(shù),鋰動(dòng)力鋰電池單體電壓一致性差異過(guò)大,則直接限制了鋰動(dòng)力鋰電池組充電電量和放電電量?;诖?,用鋰動(dòng)力鋰電池均衡方法解決已經(jīng)處于運(yùn)行狀態(tài)的鋰動(dòng)力鋰電池組單體電壓差異過(guò)大問(wèn)題,是提高鋰動(dòng)力鋰電池組容量,延長(zhǎng)了鋰動(dòng)力鋰電池使用壽命的有效措施。
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