資料介紹
混能及全電動汽車廣受市場歡迎,其增長率更是一直大幅飆升,因此顯示汽車電動化的發展即將進入另一個嶄新的階段。
對于電動汽車來說,電池組是車內最昂貴而穩定性又最成疑問的組件。高性能的電池管理系統可為混能及全電動的汽車提供一個理想的解決方案,解決電池組電量不足的問題。正如Chevy Volt 的設計團隊所言:“我們的工程師在研發過程中發現采用電池管理系統可大幅延長電池壽命,確保電池能充分發揮其性能。換言之,電池管理系統是解決電池問題的關鍵?!?br /> 被動平衡解決方案及其相關問題
電池管理系統的設計要面對許多問題,諸如大量串聯的小電池的充電問題以及如何確保電池組內每一枚小電池都不會過量充電等。鋰電池對于過壓情況極為敏感,過壓會降低電池性能,甚至會令電池嚴重受損,無法再用。不同的電池各有不同的性能參數,因此性能也各不相同。此外,每次重新充電前,不同的電池也各有不同的殘余電荷,因此部分電池會較快充滿電,以致這些電池會因為出現過壓而嚴重受損,無法再次使用。
目前有一個方法可以確保電池組內的所有小電池都能充滿電,即將電流分流至旁路電阻,稱為被動平衡方法。該方法可將不需要的充電電流分流至電阻,讓電阻耗散這些電流,以免電池過量充電。這個功率耗散功能可將電池分流出來的電流限定在某一范圍內。
被動平衡方法無法在電池放電時發揮作用,因此必須尋求其他辦法。
即使電池組內的不同小電池之間取得高度的平衡,其儲電量也是不盡相同。這個現象稱為儲電量失衡。即使不同小電池的儲電量在開始時完全相同,但由于部分小電池的內部損耗較大,因此到后來它們的實際儲電量也會各不相同。此外,同一廠商生產的小電池都各有不同的性能參數,因此廠商通常會嚴格挑選參數差距最少的小電池放在同一電池組內。但整個測試過程需要花費較多時間,而且不合格的小電池會被篩出,這樣會增加廠商的成本負擔。隨著電池老化,其儲電量也會相應遞減,令各小電池的參數差距進一步擴大。加上電池組內不同的小電池各有不同的溫度梯度,因此小電池的老化程度也各不相同。熱量管理技術可以在電池平衡方面發揮關鍵作用,但引進這種技術會大幅增加成本。
實際儲電量較低而且呈“弱勢”的小電池承受最大的放電壓力,因此耗電最快,令其充電量比其他強勢電池少。經過一段時間的使用之后,這類“弱勢”的小電池會較快老化,儲電量的跌幅也較大。換言之,這些小電池的壽命會更短,整個電池組的壽命也會因此而縮短。
主動平衡的解決方案
主動平衡方法可以解決鋰電池所面對的問題。主動平衡系統無需先將電池電流分流,然后再將電流耗散,其優勝之處是可以通過直流/直流轉換器將電荷傳送至電池組內的小電池。無論小電池處于充電、放電還是空閑狀態,都可傳送電荷,而各小電池之間也可經常保持平衡。由于主動平衡方法的電荷傳送效率極高,因此可以提供較高的平衡電流,令電池組內各小電池可以更快地達到平衡,而且充電速度也更高,這是被動平衡方法所無法做到的。
空閑的電池也會漏電,而且即使不同的小電池之間已達到完全平衡狀態,由于溫度梯度不同,令各小電池的內部漏電速度各不相同,以致電荷漏失率也各不相同。電池溫度每升高10 ℃,漏電率便上升一倍。主動平衡功能可以確??臻e的小電池不斷重新尋求平衡。不同小電池之間必須經常保持平衡才可充分利用電池組內的所有儲電。
圖1顯示了主動平衡方法相比被動平衡方法的優勢。由于電池各有不同的儲電量,采用被動平衡方法,電池組的總儲電量相等于充電時的最高和最低儲電量之間的差額。
整個電池組可以不斷放電,直至某一小電池的儲電量已降至其最低水平為止,此時其他小電池還有未用的殘余電能,因此電池組的實際儲電量(充電量)會減少。
對于電動汽車來說,電池組是車內最昂貴而穩定性又最成疑問的組件。高性能的電池管理系統可為混能及全電動的汽車提供一個理想的解決方案,解決電池組電量不足的問題。正如Chevy Volt 的設計團隊所言:“我們的工程師在研發過程中發現采用電池管理系統可大幅延長電池壽命,確保電池能充分發揮其性能。換言之,電池管理系統是解決電池問題的關鍵?!?br /> 被動平衡解決方案及其相關問題
電池管理系統的設計要面對許多問題,諸如大量串聯的小電池的充電問題以及如何確保電池組內每一枚小電池都不會過量充電等。鋰電池對于過壓情況極為敏感,過壓會降低電池性能,甚至會令電池嚴重受損,無法再用。不同的電池各有不同的性能參數,因此性能也各不相同。此外,每次重新充電前,不同的電池也各有不同的殘余電荷,因此部分電池會較快充滿電,以致這些電池會因為出現過壓而嚴重受損,無法再次使用。
目前有一個方法可以確保電池組內的所有小電池都能充滿電,即將電流分流至旁路電阻,稱為被動平衡方法。該方法可將不需要的充電電流分流至電阻,讓電阻耗散這些電流,以免電池過量充電。這個功率耗散功能可將電池分流出來的電流限定在某一范圍內。
被動平衡方法無法在電池放電時發揮作用,因此必須尋求其他辦法。
即使電池組內的不同小電池之間取得高度的平衡,其儲電量也是不盡相同。這個現象稱為儲電量失衡。即使不同小電池的儲電量在開始時完全相同,但由于部分小電池的內部損耗較大,因此到后來它們的實際儲電量也會各不相同。此外,同一廠商生產的小電池都各有不同的性能參數,因此廠商通常會嚴格挑選參數差距最少的小電池放在同一電池組內。但整個測試過程需要花費較多時間,而且不合格的小電池會被篩出,這樣會增加廠商的成本負擔。隨著電池老化,其儲電量也會相應遞減,令各小電池的參數差距進一步擴大。加上電池組內不同的小電池各有不同的溫度梯度,因此小電池的老化程度也各不相同。熱量管理技術可以在電池平衡方面發揮關鍵作用,但引進這種技術會大幅增加成本。
實際儲電量較低而且呈“弱勢”的小電池承受最大的放電壓力,因此耗電最快,令其充電量比其他強勢電池少。經過一段時間的使用之后,這類“弱勢”的小電池會較快老化,儲電量的跌幅也較大。換言之,這些小電池的壽命會更短,整個電池組的壽命也會因此而縮短。
主動平衡的解決方案
主動平衡方法可以解決鋰電池所面對的問題。主動平衡系統無需先將電池電流分流,然后再將電流耗散,其優勝之處是可以通過直流/直流轉換器將電荷傳送至電池組內的小電池。無論小電池處于充電、放電還是空閑狀態,都可傳送電荷,而各小電池之間也可經常保持平衡。由于主動平衡方法的電荷傳送效率極高,因此可以提供較高的平衡電流,令電池組內各小電池可以更快地達到平衡,而且充電速度也更高,這是被動平衡方法所無法做到的。
空閑的電池也會漏電,而且即使不同的小電池之間已達到完全平衡狀態,由于溫度梯度不同,令各小電池的內部漏電速度各不相同,以致電荷漏失率也各不相同。電池溫度每升高10 ℃,漏電率便上升一倍。主動平衡功能可以確??臻e的小電池不斷重新尋求平衡。不同小電池之間必須經常保持平衡才可充分利用電池組內的所有儲電。
圖1顯示了主動平衡方法相比被動平衡方法的優勢。由于電池各有不同的儲電量,采用被動平衡方法,電池組的總儲電量相等于充電時的最高和最低儲電量之間的差額。
整個電池組可以不斷放電,直至某一小電池的儲電量已降至其最低水平為止,此時其他小電池還有未用的殘余電能,因此電池組的實際儲電量(充電量)會減少。
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