【行业资讯】凌力尔特BMS（电池管理系统）电池平衡解决方案

  电池平衡解决方案

 现在，电动汽车到电我负载均衡系统的各种应用中，大型、高压，可再充电电池系统是常见电源，这些大型电池组由众多单节电池串联/并联阵列组成，能存储大量能量。锂聚合物或磷酸铁锂（LiFePO4）电池是常见的技术选择，因为这类电池能量密度高，能提供很高的峰值功率。在单节电池应用中，仔细控制电池充电并监视电池是确保其安全工作，防止电池过早老化或损坏的关键，不过，与单节电池系统不同的是对串联连接的电池组提出了一项额外的要求，这就是电池平衡。

所有串联连接的电池必须保证电荷平衡

  当一个电池组中的每一节电池具备相同的电荷状态（SOC）时，这些电池就是“平衡”的，SOC指的是随着个别电池充电和放电，目前相对于其最大容量的剩余容量。例如，一个剩余容量为5A-hr的10A-hr电池具有50%的SOC。所有的电池都必须保持在某个SOC范围之内以避免受损或寿命缩短。可容许的SOC最小值和最大值因应用而异。在最重视电池运行时间的应用中，所有电池都可以在20%的SOC最小值和100%的最大值(充满电状态）之间工作，而就要求电池寿命最长的的应用而言，可能将SOC范围限制在30%和70%之间，在电动汽车和电网存储系统中，这些数值是典型的SOC限制，电动汽车和电网存储系统使用非常大和非常昂贵的电池，更换费用高，电池管理系统（BMS)的主要作用是仔细检视电池组中个所有电池，确保每一节电池的充电和放电都不超出应用状态限制的最大和最小值。

   在采用串联/并联电池阵列时，并联电池会互相自动平衡，这种假定一般来说是对的，也就是说，随着时间推移，只要电池接线端子之间存在导电通路，那么在并联连接的电池之间，电荷状态就会自动平衡。串联连接电池的电荷就会随时间变化而分化，这种假定也是对的，这么说有几个原因，由于电池组各处的温度变化率的不同，或者不同电池之间的阻抗、自放电速率和加载的不同，SOC就会逐步发生变化，尽管电池组的充放电电流往往使电池之间的这些差异显得不是那么重要，但是积累起来的失配会越来越大，除非对电池进行周期性的平衡。之所以要实现串联连接电池的电荷平衡，最基本的的原因就是补偿各节电池SOC的逐步变化，同常，在一个各节电池具有严格匹配容量的电池组中，运用被动或耗散电荷平衡方案足以使SOC重新达到平衡。

  如图1（a）所示，无源平衡简单，成本低廉，其缺点就是：平衡速度慢，会在电池组内部产生多余的热量，而平衡是通过降低所有电池的余留容量来与电池组中最低的SOC电池匹配。由于另一个常见的问题“容量失配”，无源平衡还缺乏有效应对SOC误差的能力。随着老化，所有电池的容量都会减小，而电池容量减小的速率往往是不同的，原因与之前所述类似。因为流进和流出所有串联电池的电池组电流是相等的，所以电池组的可用容量由电池组中容量最小的电池决定，类似木桶原理。所以，只有采用有源平衡方法，如图1（b）和图1（b）中所示的那些方法，才能向电池组各处重新分配电荷，以及补偿由于不同电池之间的失配而导致容量的减小。