嘿,你知道嗎?當(dāng)我們談?wù)撾妱悠?、電動工具等各種使用動力電池的設(shè)備時,有一個關(guān)鍵的技術(shù)在背后默默發(fā)揮著巨大作用,那就是動力電池均衡管理。
動力電池通常是由若干單體電芯串并聯(lián)連接而成的。想象一下,這就像是一個團(tuán)隊,每個單體電芯都是團(tuán)隊中的一員。如果這些 “隊員” 之間電壓不均衡,那可就麻煩啦!電壓最低的那個單體電芯就會像一個拖后腿的隊員,影響整個電池的性能,讓整個電池組無法發(fā)揮出應(yīng)有的實力。
那怎么辦呢?別擔(dān)心,聰明的工程師們引入了電池均衡技術(shù)。這個技術(shù)就像是一個超級教練,通過各種手段讓電池組中的每個單體電池在電壓、容量及其運(yùn)行狀態(tài)上盡可能保持一致,實現(xiàn)電池性能的最優(yōu)化和壽命的最大化。
一、電池均衡的定義與意義
1. 定義:所謂電池均衡,就是采用特定技術(shù)和手段,確保電池組中的每個單體電池都在同一水平線上,就像讓一群跑步選手保持相同的速度和節(jié)奏一樣。
2. 意義:
1. 提升電池組性能:通過均衡處理,避免個別電池性能退化導(dǎo)致整體性能下降,讓電池組始終保持高效運(yùn)轉(zhuǎn)。
2. 延長電池壽命:減少電池單體之間在電壓和容量上的差異,降低內(nèi)阻,就像給電池做了一次 “保養(yǎng)”,有效延長使用期限。
二、電池均衡的方法
1. BMS(電池管理系統(tǒng))均衡功能:BMS 就像是電池組的 “大管家”,通過調(diào)整電池單體之間的能量分配,來減小不一致性,提高可用容量和延長壽命。目前主要有被動均衡和主動均衡兩種方法。
2. 被動均衡:
1. 也被稱為能量耗散型均衡,工作原理就像是給 “冒尖” 的電池單體放放氣。當(dāng)某個電池單體電量高于其他單體時,這個高能電池的能量就會通過并聯(lián)的電阻被消耗掉,變成熱能散發(fā)出去,實現(xiàn)與其他電池單體的均衡。
2. 被動均衡技術(shù)簡單、成本低,廣泛應(yīng)用于各類電池系統(tǒng)中。但它也有缺點,能量損失較大,消耗的能量都變成了熱能,沒有得到有效利用。
3. 設(shè)計被動均衡系統(tǒng)時,均衡電流通??刂圃诤艿偷乃剑ù蠹s 100mA),而且均衡與采集過程共用相同的線束,交替進(jìn)行,這雖然降低了系統(tǒng)復(fù)雜度和成本,但也帶來了均衡效率不高的問題,需要較長時間才能看到明顯效果。
4. 被動均衡的實現(xiàn)方式主要有固定分流電阻和開關(guān)分流電阻兩種。固定分流電阻就像一個一直連接著的安全閥,避免電池過充;開關(guān)分流電阻則像一個精確控制的閥門,通過控制開關(guān)的開閉來消除多余的能量。
3. 主動均衡:
1. 主動均衡是一種更高效的能量管理方式,就像一個 “搬運(yùn)工”,把容量較高的電池單體中的能量轉(zhuǎn)移到容量較低的電池單體中,不僅實現(xiàn)了電壓均衡,還提高了整體能量利用率。
2. 在充電過程中,當(dāng)某個電池單體率先達(dá)到工作電壓上限時,BMS 就會啟動主動均衡機(jī)制,識別出容量相對較低的電池單體,并通過精心設(shè)計的均衡器電路,將高壓電池中的能量轉(zhuǎn)移至低壓電池中,就像給 “餓肚子” 的電池加餐一樣。
3. 主動式均衡通常涉及復(fù)雜的算法來計算能量轉(zhuǎn)移的具體量,而被動式均衡則更多依賴于精確控制開關(guān)的時間以消耗多余的能量。
無論是被動均衡還是主動均衡,都是 BMS 中不可或缺的一部分,對提高電池組可用容量、延長使用壽命以及提升系統(tǒng)整體效率都起著重要作用。在均衡過程中,系統(tǒng)會持續(xù)監(jiān)測每個電池單體的參數(shù)變動,確保均衡操作既有效又安全。當(dāng)電池單體之間的差異達(dá)到預(yù)設(shè)的接受范圍內(nèi)時,系統(tǒng)就會結(jié)束均衡操作。
選擇適合的均衡方法,嚴(yán)格控制均衡速度和程度,并有效管理均衡過程中產(chǎn)生的熱量,就能讓電池組的性能和使用壽命大大提高。讓我們一起關(guān)注動力電池均衡管理技術(shù),為更高效、更持久的能源利用貢獻(xiàn)力量吧!