鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:2357次 | 2021年06月08日
鋰離子電池保護(hù)板被動(dòng)均衡和主動(dòng)均衡的差別
人類社會(huì)的進(jìn)步離不開社會(huì)上各行各業(yè)的努力,各種各樣的電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代離不開我們的設(shè)計(jì)者的努力,其實(shí)很多人并不會(huì)去了解電子產(chǎn)品的組成,比如鋰離子電池保護(hù)板被動(dòng)均衡和主動(dòng)均衡。
鋰離子電池保護(hù)板原理(充電式)要保護(hù)的原因由其自身的特性決定。由于鋰離子電池保護(hù)板原理的材料本身決定了它不能過充電,過放電,過電流,短路和超高溫充電和放電,因此鋰離子電池組件將始終帶有精致的保護(hù)板和電流保險(xiǎn)絲。鋰離子電池的保護(hù)功能通常由保護(hù)電路板和pTC完成。保護(hù)板由電子電路組成。它可以在-40℃至+85℃的環(huán)境下準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)電池單元的電壓以及充電和放電電路的電流??刂齐娏骰芈返拈_和關(guān);pTC可以防止在高溫環(huán)境下嚴(yán)重?fù)p壞電池。
降低成本是動(dòng)力鋰離子電池制造商極為關(guān)注的話題。在動(dòng)力鋰離子電池行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈的背景下,誰能保證動(dòng)力鋰離子電池的性能并同時(shí)考慮成本控制將具有競(jìng)爭(zhēng)力。動(dòng)力鋰離子電池的成本控制可以從上游原材料,制造工藝,pACK等開始,并通過不同的渠道來解決和探索,這可以給業(yè)界帶來啟發(fā)和思考。
無源均衡通常通過電阻放電使鋰離子電池以較高的電壓放電,并以熱量的形式釋放電能,從而為其他電池獲得更多的充電時(shí)間。這樣,整個(gè)系統(tǒng)的功率受到容量最小的電池的限制。在充電過程中,鋰離子電池通常具有充電上限保護(hù)電壓值。當(dāng)某一串電池達(dá)到該電壓值時(shí),鋰離子電池保護(hù)板將切斷充電電路并停止充電。假如充電期間的電壓超過該值(通常稱為過充電),則鋰離子電池可能會(huì)燃燒或爆炸。因此,鋰離子電池保護(hù)板通常具有過充電保護(hù)功能以防止電池過充電。
主動(dòng)平衡基于功率傳遞的方式,效率高,損耗低。不同的制造商使用不同的方法,均衡電流也為1至10?A。目前,市場(chǎng)上出現(xiàn)的許多有源均衡技術(shù)還不成熟,導(dǎo)致電池過放電并加速了電池退化。市場(chǎng)上的主動(dòng)平衡大多采用電壓變換的原理,這依賴于芯片制造商生產(chǎn)的昂貴芯片。除了均衡芯片之外,該方法還要昂貴的變壓器和其他外圍組件,它們尺寸較大且成本較高。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
有源均衡的好處是顯而易見的:效率高,能量轉(zhuǎn)移,損耗只是變壓器線圈的損耗,很小。均衡電流可以設(shè)計(jì)得很大,達(dá)到幾安培甚至10A,并且均衡很快生效。盡管有這些好處,主動(dòng)平衡也會(huì)帶來新的問題。首先是復(fù)雜的結(jié)構(gòu),尤其是變壓器方法。如何設(shè)計(jì)用于數(shù)十甚至數(shù)百個(gè)電池的開關(guān)矩陣以及如何控制驅(qū)動(dòng)器是一個(gè)令人頭疼的問題。當(dāng)前,具有主動(dòng)平衡功能的BMS的價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于被動(dòng)平衡的價(jià)格,這在一定程度上限制了主動(dòng)平衡BMS的推廣。
由于這兩種平衡功能各有優(yōu)缺點(diǎn),原來的主動(dòng)平衡功能可以代替被動(dòng)平衡功能,但是由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜,成本高,結(jié)構(gòu)復(fù)雜后故障率高,它將與被動(dòng)平衡陷入僵局。這種平衡是更好的爭(zhēng)論。實(shí)際上,這證明任何技術(shù)選擇都必須應(yīng)用于總體條件。一致性本身非常好,并且壽命期間一致性差的擴(kuò)展受到限制,并且被動(dòng)平衡就足夠了。
無源均衡適合于小容量,低串鋰離子電池應(yīng)用,而有源均衡則適合于大容量,高容量的動(dòng)力鋰離子電池應(yīng)用。除了平衡功能非常重要之外,其背后的平衡策略也更加重要。當(dāng)電池單元的一致性差在一定范圍內(nèi)時(shí),電池的功率和電壓成正相關(guān);但是,當(dāng)電池一致性差得多時(shí),即電池處于損壞狀態(tài)時(shí),功率和電壓的相關(guān)性就不那么強(qiáng)。此時(shí),不能僅通過電壓來判斷均衡的基礎(chǔ)。假如您未意識(shí)到電池在臨界狀態(tài)下受損,則仍將基于電壓平衡,這將損壞鐵鋰離子電池,尤其是有源平衡。由其大電流引起的損壞將大于無源平衡。
本文只能帶領(lǐng)大家對(duì)鋰離子電池保護(hù)板被動(dòng)均衡和主動(dòng)均衡有了初步的了解,對(duì)大家入門會(huì)有一定的幫助,同時(shí)要不斷總結(jié),這樣才能提高專業(yè)技能,也歡迎大家來討論文章的一些知識(shí)點(diǎn)。