焉知汽车科技|有效延长电池使用寿命，BMS均衡设计

来源|EVTester
导读：“电芯不一致”的状况就要有BMS(电池管理系统)来为电池电芯“妙手回春”,其中很重要的“治疗过程”就是“电池均衡”或称之为电池均衡修复。
【焉知汽车科技|有效延长电池使用寿命，BMS均衡设计】什么是电池衰减？
电池的衰减一般分为两类,一类是电池内部因化学物质的损失导致的不可逆衰减,也称作电池老化,而当气候温度变化或者电池电芯不一致时导致电池性能和续航里程下降,我们称之为可逆衰减,既然衰减“可逆”,就有办法延缓或恢复,其中气候温度变化可以通过恒温控制解决,“电芯不一致”的状况这时候就要有BMS(电池管理系统)来为电池电芯“妙手回春”,其中很重要的“治疗过程”就是“电池均衡”或称之为电池均衡修复。

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电池电芯的各种状态?
新能源汽车的电池包通常由许多个电芯所组成考察电芯有两个关键指标:一个是电芯容量,可以看做一个碗的容量,一个是电芯荷电状态(即俗称的剩余电量,以下简称SOC)可以看做碗里盛水的含量例如,50mL的碗里盛了25mL的水时此时的SOC就是50%,电池包下线出厂时所有电芯的容量和SOC基本一致,只有在这种状态下所有电芯才能同步充满和放空步调整齐,一致性好,一般存储或出厂的SOC保持在10～20%左右。

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电池储存或出厂时,SOC在10%～20%左右
但随着使用年限和充电次数的增加,电池内部不可避免的出现变化每个电芯的容量或者SOC都会产生参差不齐的现象,根据木桶原理,一个平放的木桶它能装的水量是由最短板,决定的电池包的容量也是如此。

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木桶短板效应示意
所有电芯都是同步充放电的在电芯容量或SOC不一致的情况下,只要有一个电芯充满或放空其他电芯便不能再继续充放电,因为如果继续充放电会导致容量偏小的电芯出现过充过放现象,轻则导致电芯内部锂离子变为锂单质析出导致电芯内部结构破坏,降低电池包的寿命,重则可能引发电芯起火等危险事件,因此那颗最小容量或SOC的电芯相当于电池内部的“最短木板”,它导致了电池包内存储的总能量减少缩短了可用的续航里程这就是电池包内部的“木桶原理”

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电池充点截止(容量最小电芯充满就自动保护)
电芯间出现差异的原因是什么?
俗话说,想治病先诊断搞清“病因”很重要电芯间的差异一般有三种:
①SOC一致,容量不一致
这种状态就类似碗的边缘有了缺口原本能装50ml水,但现在只能装40ml,否则就会从缺口漏出来此时,容量小的最先充满和放空是整个电池包容量的瓶颈以下图为例,充电前三节容量不同的电芯它们都处于50%,SOC即当前电量都是满电电量的一半,所以电池装配Pack满足第一个条件,容量一致性,不同容量电芯不能混合使用。

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电池组SOC一致,但容量不一致
在充入相同的电量后,容量最小的电芯达到满充状态,这时无法对电芯继续进行充电,因为如果继续充,满充电芯将会过充电长期过充甚至会导致电芯起火等危险事件

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容量不一致电池,充电状态
对这些电芯进行放电时,容量最小的电芯同样首先达到放空状态,此时无法继续放电因为如继续放电,已放空的电芯将会过放电长期过放会导致电芯内部结构破坏发生危险