股票配资合法吗? 智木盾电池均衡维护仪:电池均衡维护方法概论
发布日期:2024-07-26 17:55    点击次数:124

股票配资合法吗? 智木盾电池均衡维护仪:电池均衡维护方法概论

随着新能源汽车的发展,电池越来越受到汽车行业的重视,现实中,很多新能源汽车的故障问题是由电池引起的,比如续航下降,动力不足,甚至抛锚、起火。

人们迫切需要知道,电池的安全问题怎么保证,续航能力怎么提升?经过十几年的摸索,行业的专业人士给出了基本一致的意见,那就是电池均衡维护。

这里首先要纠正人们的一个错误观念,由于过去人们长时间使用干电池等一次电池,电池使用后就报废扔掉,所以人们在意识深处形成了电池是不需要维护的错误认知,虽然这些年由于手机电池的广泛应用,人们接触了一些二次电池,但是由于手机,数码相机,笔记本等使用的电池串数比较少,使用最多的手机电池基本都是单只使用,虽然涉及到充电,但是不涉及维护问题,所以普通大众的认知里面,电池是不需要维护的。然而,由于新能源汽车使用的电池一般都是由100串以上的电池组构成,多的高达180串,这么多电池共同工作,差异性是难免的,这就像100人跑马拉松,一定会有人落后的,电池也是一样的,使用久了,就会出现落后电池,所以新能源汽车电池必须要定期维护,就像燃油汽车每6个月需要维护保养一样,动力电池也同样需要定期保养维护,我希望在不久的将来,这能成为行业的共识。

对于电池的维护保养,除了常规检查,比如电池温度,密闭性等,最重要的就是解决电池的一致性差异,因为电池的一致性不好是导致电池续航里程下降的最重要的因素,也是导致大部分起火故障的元凶,所以,一定要重视电池的均衡维护,这也需要行业重视的问题,我希望有更多的朋友与我一起呼吁,让每个人都重视电池的一致性问题,保护我们的安全。

要解决电池的一致性差异,最好的办法就是对电池进行均衡,说起均衡,一般会涉及几个概念,被动均衡,主动均衡,并充,串充等。以下对这些概念分别做简单的介绍。

被动均衡简单说就是加个电阻负载,当检测到某一只电池电压过高的时候,接通电阻,使电池对电阻放电,消耗能量,使它和其他电池达到一致的方法,优点是成本低和连接简单,缺点是能量白白消耗,而且产生热量,要知道电池对热量很敏感,在不同温度下,均衡结果也会不同,实际的情况就是,被动均衡完也不能保证一致性,而且消耗电池能量,实际会把电池提前搞坏。所谓“先穷带垮后穷,最后实现一起贫困”,这就是被动均衡了。

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主动均衡是随后发展出来的一种方式,由于被动均衡存在一些缺点,实际使用的效果并不好,人们就探索另外的均衡方法。从概念形成的角度说,是因为有了这种新均衡模式的时候,为了区分才根据特点将前述的均衡方式称为被动均衡,而将这种新的均衡方式称为主动均衡,被动均衡的最主要特点是将高电压的电池通过电阻被动消耗能量,从而实现整个电池组内各单体电池的一致性。而主动均衡不采用被动电阻消耗,所以就称为主动均衡,今天看来,这个主动均衡的名称并不准确。下面先看一下主动均衡的具体实现方案。

主动均衡,简单说就是将电池组中某只电压高的电池,通过能量转换的方式,把它的能量传递到电池组里面电压比较低的电池,这种方式的优点是没有损耗,这里说没有损耗是相对于被动均衡说的,由于能量转换过程也存在效率,也是有一定损耗的,比被动均衡少而已。主动均衡的缺点是电路比较复杂,要准确实现能量转移并不容易,市面上的很多产品转换结构笨拙,消耗较大,且该方法对电压采样要求较高,经常会出现转移超多的情况,实际上也会导致电池提前衰老。

以上两种均衡方式在2013年前后的时候,是市场主要应用的电池均衡方式。

电池在使用过程中,使用的充电器或充电桩都是串行充电的方式,这种充电方式必然导致电池的一致性问题,当然我们今天也仍然在使用串行充电,而且在未来一定的时间也将会继续使用这种充电方式。

串行充电,就是将充电器的正极和负极与电池组的正极和负极分别连接起来(这里简化了中间的控制环节),使充电器的能量传输到电池,实现电池的充电,为啥叫串充呢,是由于充电的时候,充电电流i从充电器的正极进入电池组的总正,然后依次通过第1只,第2只……第N只电池,然后到达电池组的总负,回到充电器的负极,这里可以看到电流是流过这一串电池的,所以叫串行充电,简称串充(这里是为了形象描述,实际名称来源于物理学的串联和并联的概念)。

由于串充的电流i通过每一只电池都是一样的,就是给每只电池充入一样的能量,这就像给10个孩子喂饭,虽然每个孩子饭量可能不一样,但是喂饭的时候,不分大小、不论饥饱,一律一分钟一勺饭,这样的结果一定是有小孩被撑死!为了避免出现有孩子被撑死怎么办,只能每喂一次问一下,吃饱没?如果这时有孩子说吃饱了,那就得停止喂饭。这样可以保证没有孩子被撑死,但是由于有的孩子饭量大、或者有的孩子初始的时候肚子更空,那么他就没吃饱。串充的方式也是这样的,当检测到某只电池达到设置电压了,就需要停止串充,否则这个电池就过充了,但是其他的电池呢?一定是没有充满!有的人可能会说,我的电池都是挑选好的,初始一致性非常好,不会出现差异。就像我们选的孩子都是一样的体重,甚至外貌都接近的,我们还可以根据他们以往的饭量,都选一样的,是不是就没有问题呢?其实还是不行的,就拿孩子来说,一个孩子可能今天不痛快,另一个可能今天跑动的多,这一个可能热了,那一个可能冷了,这些都会影响他们的食欲。电池组内的各个单体电池一定会出现不一致问题的,这个我在另外的文章中详细说明了,此处不赘述。同样的道理,我们在使用电池的时候,也是串联放电,也会有一样的问题,电池最低的电池到达下限电压的时候,就需要停止,不能继续放电使用了,否则这个电池就会过放了。

前面我们讲了电池的串充,可以说,电池串充是导致电池一致性差异的一个原因(不是唯一因素也不是最主要的因素),但是为啥还要用串充,而不是用其他的充电方式替换呢?这是由于串充有它的优点,一,串行充电充电电流大,可以实现更快速的充电,二,串充连接相对简单,所以在实际的使用中还是充电的主流。

说完串充,并充应该就比较好理解了,并联充电就是给电池组内的每一只电池连接一个充电器,同时对全部电池进行充电,当某一直电池充满电的时候,就将与它相连的充电器停止,其他充电器继续充电,最终全部的单体电池都被充满了,这就是并充的基本结构。并充可以很好地解决电池的一致性差异,这是其优点,但是它的缺点也很明确,那就是接线复杂,而且由于电池内部的连线不可能太粗(这是工艺问题,不赘述),所以并充的电流不可能太大。

虽然并充有它的缺点,但是作为均衡仪的首选方式,它是最合适的,因为将复杂的控制和结构留给均衡仪生产厂家就可以了,由于电池的一致性差异是缓慢形成的,根据我们的经验,一般半年使用均衡仪进行一次均衡就可以保证电池的一致性差异很小,基本不影响续航里程和安全性,六个月均衡一次,时间长一点也没问题,电流小点也是可以接受的。

目前国内主流的电池均衡维护仪,都是采用外部并充,就是给电池组内每只电池连接一个充电器,给电池充电(这里忽略复杂的控制逻辑,只讲实际效果),保证每只电池充到一样的电压,就完成了均衡。这种设备因为需要独立的电源模块,相对成本比较高,技术难度也相对要高,但是效果是最好的,且不会存在主动均衡和被动均衡经常频繁启动导致电池过早衰减的问题,用这种均衡维护仪一般充电一次,或者放电一次就可以解决电池的一致性差异,实际效果非常好。

至于前面说的,主动均衡和被动均衡,早期更多地被应用在电池组内的BMS控制板上,但是由于实际的效果不好,在2016年以后,已经很少有新能源车企使用带均衡的BMS保护板了,但是这个概念被一些人来做一种简易的均衡维护仪,由于成本比较低,所以在市面上也有一定的用户,但是使用过的用户普遍反映效果并不好。

还有人为了降低并充维护仪的成本,提出只使用1个充电电源,通过切换电路,对电池组某低压电池进行充电,补足该电池的容量差。成本低,也比较灵活,但是存在的问题也很明显,一,效率比较低,由于1个电源来回切换,对于多串的电池组来说,需要切换多次才能完成电池的均衡,效率低下是没有办法改变的。二,均衡效果不好,由于很长时间才能完成一个电池组的均衡,初始完成的单体电池和最后完成的单体电池,时间间隔很久,很难保证电池组始终保持在初始时的外部温度湿度压力环境中,所以导致均衡完成时,电池并不一致,三,切换电路容易出现问题。当然,目前也有人研究使用4个充电电源或6个充电电源给电池组充电,是不是就可以在提高效率和均衡效果的同时,只增加少量的成本,但是实际设计过程中,会发现切换电路特别复杂,成本更高,且可靠性大打折扣,完全是得不偿失。

最近市场上还出现了一种电池均衡维护设备,号称并联充电,但是需要客户自备充电机,根据它的技术参数,基本可以判断,它就是被动均衡的变种,只是消耗的不是电池的能量,而且充电机的能量。它的基本原理就是充电机工作(充电机当然是串充)的时候,如果某只电池电压达到设定值后,由于串充不能停(如果停了,别的点也没法充了),用一个电阻把充电机给这只电池充电的能量消耗掉,就是充电机还在充电,但是这个电池实际不再充了,把这部分能量用电阻消耗掉,办法虽好,但是产生的热量十分可观,坏处很多,由于电池对充电温度还是很敏感的,这样的温度实际上还客观上导致电池的不均衡。

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