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动力电池均衡控制方法研究

2016-06-29 10:06来源:电动汽车资源网作者:王世强 李浩晨关键词:动力电池均衡控制动力锂电池收藏点赞

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2均衡设计原理

均衡,最理想的状态是等同于并联使用。但是这要求SOC测试的高精度和均衡电流的不受限制,这在实际中是做不到的,因此,均衡退而追求可用容量的最大化。由于能量消耗方式不能增加任何一节电池的可用电量,因此电池组最大可能的可用容量不超过容量最小的单体。而能量转移式均衡,在充放电过程中,由于SOC测试的困难,一般充放电过程中,只有单体充满电100%SOC和单体放完电0%是可以测准的,中间测试SOC的误差往往大于10%,电池组中容量大于10%已经劣化非常严重了,应该早在此之前就开始均衡,所以主动均衡能够使正常健康的电池组发挥的容量也很难超过电池组中容量最小的单体。即使采用电压相等的均衡控制策略,由于充放电过程中端电压与SOC的对应误差也超过10%,这实际跟并联使用的均衡目标类似,需要电池测试的高精度和均衡电流的不受限制。电压测试高精度做得到,均衡电流不受限制做不到。

从以上分析得知,整组电池的可用容量基本不会超过电池组中容量最小的单体。这个目标只要让每个单体充电充满到100%,然后由于放电时电流一样,容量最小的最先放完电,整组电池表现的可用容量就等于容量最小单体的容量。所以,均衡的目标可以简化为满电均衡。静置过程中,静置时间足够长后,由于端电压OVC可以准确的指示电池单体SOC,这时候可以将均衡策略定为每个电池的100%SOC的电量与当前SOC电量的差值相同,这样只要充电,就保证每个电池同时充满,只要放电,就保证容量最小的单体最先放光,达到电池组可用容量的最大化。

图4 均衡目标示意图

以上考虑的是每个单次循环中如何均衡,如果考虑到连续多个循环中的均衡,那就可以考虑导致电池需要均衡的原因。通常认为电池不均衡的来源有三个,一个是电池单体的自放电率不一样,本来可以同时充满电的,同时充满电后,静置,由于自放电率的不同,每个单体满电电量和当前可用电量的差值也变得不同。由于不管是充电、放电还是静置,自放电一直在进行,因而自放电率的差异导致的均衡要求是随时间增加的。为了抵销这部分影响,可以并联一个小电阻,使得每个单体的等效自放电率接近,降低自放电率引起的电量差增加速度。由于自放电率可以测定,因而这个是可以实施的。不均衡的另一个来源是每个电池单体的劣化进度不一样,这样等于每个单体的满电电量到当前SOC电量上部的电量容量变化时不一样的,这种差异积累到一定程度就需要均衡。还有一个来源是电池的使用环境和条件不一样,电池单体每次表现的也不一样,当一次均衡过后,某次的表现容量使得单体之间差异大到需要启动均衡。当然这三种影响因素是叠加的,只要叠加的差异大到需要均衡,就得启动均衡。

3均衡系统设计

3.1初始设计

初始的电池组经过配组后,可以认为每个单体的容量是相等的,也是同时充满了电的,单体的劣化差异和环境差异无法知道,这时候只需要考虑到自放电的差异,根据单体测得的自放电率,利用并联电阻给每个单体一个旁通电流,使每个电池单体的自放电率与旁通电流之和相等。

原标题:动力电池均衡控制方法研究
投稿与新闻线索:陈女士 微信/手机:13693626116 邮箱:chenchen#bjxmail.com(请将#改成@)

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