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電池組,無(wú)論是傳統(tǒng)的鉛酸電池,還是現(xiàn)在很火的鋰電池,性能的好壞不是單只的電芯的性能如何,而是更多取決于整體電池組的均衡表現(xiàn)。
因此來(lái)說(shuō),對(duì)電池組的管理就顯得尤為重要。對(duì)于我們都習(xí)以為常的傳統(tǒng)鉛酸電池,從誕生到現(xiàn)在,已經(jīng)有近160年的發(fā)展歷程了,由于各方面的原因,通常都疏忽了對(duì)電池的管理,從而造成了鉛酸電池在實(shí)際應(yīng)用中遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn),早期損壞報(bào)廢現(xiàn)象十分嚴(yán)重,資源浪費(fèi)驚人。對(duì)于現(xiàn)在正在快速發(fā)展的鋰電池,因?yàn)槌鲇诎踩脑?,電池管理系統(tǒng)已經(jīng)成為了標(biāo)準(zhǔn)配置,但是管理的重點(diǎn)主要還是偏重于安全性和數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè),缺乏對(duì)于整體電池組的均衡管理。
以我自己多年從事電動(dòng)叉車(chē)的工作經(jīng)驗(yàn),以及近幾年來(lái)在廣泛的市場(chǎng)調(diào)研中,可以看到,絕大部分電池組的報(bào)廢,都是由于電池維護(hù)管理不足,個(gè)別電芯出故障,導(dǎo)致電池組性能?chē)?yán)重下降,工作時(shí)間下降到無(wú)法忍受的地步,最后導(dǎo)致了電池系統(tǒng)性能過(guò)早衰減甚至損壞,直至報(bào)廢。其實(shí),從電池的生產(chǎn)過(guò)程來(lái)看,正規(guī)的生產(chǎn)廠家都是用性能優(yōu)良的電芯,經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的篩選配組而形成電池組,剛開(kāi)始的電芯一致性是沒(méi)有問(wèn)題的。但是,經(jīng)過(guò)了一段時(shí)間的使用后,每一個(gè)電芯的性能都會(huì)出現(xiàn)正常的衰減和分化,電芯的一致性就有可能出現(xiàn)超出標(biāo)準(zhǔn)值的偏差。那么,整組電池組的性能就會(huì)出現(xiàn)比較大的衰減,這個(gè)時(shí)候,對(duì)于整體電池組的均衡管理就顯得尤為重要。
所謂電池的均衡管理,是電池維護(hù)管理的關(guān)鍵,但不是維護(hù)管理的全部。電池的維護(hù)管理,應(yīng)當(dāng)是當(dāng)電芯本身性能一致時(shí),對(duì)電池工作時(shí)的電壓、電流、溫度等盡可能保持一致,但當(dāng)電芯本身性能不一致時(shí),就要適應(yīng)性的調(diào)節(jié)。這樣,才能保障整組電池的性能,最理想的狀態(tài)就是讓所有的電芯做到同生共死。
那么,如何做好電池的均衡管理呢?電池組的均衡管理包含了電壓均衡、電流均衡和溫度均衡。其中電池組的電壓均衡是最基本的,即指串聯(lián)電池組中單體電池的電壓均衡。同樣,并聯(lián)電池組中每一個(gè)單體電池電流的均衡,電池組中單體電芯性能過(guò)快衰減很大的原因,可能就是因?yàn)殡娏鞑灰恢?,個(gè)別電芯工作在過(guò)倍率工況,導(dǎo)致性能過(guò)快衰減。再就是電池的溫度均衡。現(xiàn)在一般采用自然風(fēng)冷,強(qiáng)制風(fēng)冷,液冷等物理辦法解決。電芯的溫度是因?yàn)榘l(fā)熱不一致,散熱不一致造成的。
目前串聯(lián)電池組電壓均衡的方法通俗的分為被動(dòng)均衡和主動(dòng)均衡。
被動(dòng)均衡,是利用電阻消耗高電壓電池能量的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)電壓均衡,優(yōu)點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單可靠、成本低,缺點(diǎn)是均衡電流較小,有能量損耗發(fā)熱。
主動(dòng)均衡,是采用變換器進(jìn)行能量轉(zhuǎn)移的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)均衡,一般是將串聯(lián)電池組中高電壓的電池能量轉(zhuǎn)移到其他電池使電壓降低,對(duì)低電壓電池,用其他電池進(jìn)行能量補(bǔ)充。優(yōu)點(diǎn)是均衡電流可以較大,能量損耗較小,但電路復(fù)雜,成本高,可靠性相對(duì)較低。
以上只是僅僅簡(jiǎn)單介紹了一下電池組均衡技術(shù)的大概,因?yàn)榧夹g(shù)性太強(qiáng),篇幅太大,我希望在合適的機(jī)會(huì)能邀請(qǐng)行業(yè)專(zhuān)家與大家交流更為詳細(xì)的技術(shù)細(xì)節(jié)和具體應(yīng)用案列。不過(guò),我認(rèn)為,在我們中國(guó)叉車(chē)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的大環(huán)境下,做任何產(chǎn)品,既要能為客戶(hù)提供實(shí)實(shí)在在的使用價(jià)值,也要考慮到經(jīng)濟(jì)性。無(wú)論是電壓均衡、電流均衡、溫度均衡,管理的目的是為了保障安全,保障壽命,保障性能。相比較電池的成本,如果投入的成本和代價(jià)大于獲得的利益,這種技術(shù)就失去了實(shí)際的意義。目前有很多專(zhuān)注于新能源的企業(yè)都在積極從事電池組管理系統(tǒng)研發(fā)和生產(chǎn),在此我僅以深圳市強(qiáng)能電氣有限公司開(kāi)發(fā)的電池均衡維護(hù)模塊為例,供我們關(guān)注新能源的同行參考,希望能對(duì)大家有所啟發(fā)。
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