锂电池主动均衡理解

僤鯓⒐⒋嵵緔 提交于 2020-01-18 14:22:13

锂电池主动均衡方案总结:

来自: http://wenku.baidu.com/link?url=EWiyACZ3aLPhcOjI4FZL3uQ9d0FD6dBhADQSVQiaSmRHHATTdSig1Wy39JY7-ijCzbAEYG1ymz6Lv5zhGdZaStQSHzFt6v3h3_tMrJudz9O

目前车厂采用被动均衡方案的公司:(来自网页)

 

 目前采用主动均衡的公司:

 

A:为什么要用主动均衡,或者被动均衡的问题:

1,被动均衡主要是通过热量的形式将电压高得锂电池电量放掉。导致均衡电流不够大。例如:差的锂电池20AH的自放电率为20ma,好的锂电池20AH的自放电率为1ma。如果系统采用的是200AH并联系统,那么单个的均衡电流至少得(20-1)*10 = 190ma。而一般被动均衡热管理的要求只能一个一个的均衡,那其他的电芯就没有办法均衡了。

2,被动均衡产生热量是对于安全,结构有特别散热要求, 锂电池对热很敏感,是需要绝对避免外部温度升高的。被动均衡导致电池局部受热。另外温度高了导致元器件的失效率上升。

3,特斯拉采用被动均衡的可行性。 因为特斯拉采用的电池是18650型号电池,单体电池容量小,并且每个电芯与电芯采用工业自动化生产,本身的一致性,自放电率控制比较好  。 另外由于74节电芯并联然后在进行96串串联。 假设有一个74个电池一致性差,那么这74个电池集中在一个并联模块的概率是极低的。总结一句话:特斯拉的电动车99.99%即使不均衡使用起来也需要很多次DOT才会出现严重的不均衡。

B:主动均衡对比

1,基于电容的的均衡在电路失效的时候不会造成电池的过放,不过主动均衡电容充当电量搬用工,需要超级电容。超级电容的成本也很高,耐压却不高。容易出现老化,损坏等问题。 超级电容的寿命也存在问题。另外这种方式均衡的时候,电压压差越小均衡效率越低。可靠性无法保证。

2,基于电感的均衡存在一个风险, 就是均衡开关打开的时候出现死机或者意外控制型号失灵的状态,会引起大电流损坏电路。可靠性无法保证。

3,基于变压器的均衡方案,参考英飞凌的互感充放电方案,网址:http://wenku.baidu.com/link?url=-kwByOP8bR5aA0drfAfa27O8OY3tQaoGVeEkmn-8ioyv_mgucaXM48P3SAmGP9CUHzZXeONgcdEQGGf7fARBVcxj3MG3T3UpnSmHAsyYLG7

这种电路对事实上也对控制信号的可靠性要求特别高,而且还有时序要求。这种方案其实也不推荐。

 

3,基于DCDC方案:

这种电路内外分离,开关控制信号可以通过组合逻辑电路提高可靠性。另外一方面车载12VDCDC充电电流大,切换电路需要配合DCDC的使能,继电器方案复杂,布线空难。而且相邻电芯不均衡时均衡效率太低。在充电的时候无法进行均衡。需要补充了外部电阻放热均衡。另外动力系统和12V低压系统相互关联,增加了整车电器的风险。

基于DCDC的主动均衡2:

此种方案我认为时一个可行方案。首先控制矩阵开关的可靠性可以通过组合逻辑电路实现。 而DCDC模块输入使用时电池的总压,稳定。 通过使能去控制输出对开关,MOS等损坏影响小。

缺点存在组件均衡问题,均衡算法,策略需要研究,测试验证。

 

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