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动力电池组特性的分析与均衡管理分析

摘要

:电池组有区别于单体电池的额外特性,基于目前的动力电池设计与制造技

术水平

,单体之间的性能差异在其整个生命周期里客观存在,要想避免单体由于

过充、过放导致提前失效

,使电池组的功能和性能指标达到或者接近单体的平均

水平

,对电池组中单体之间实现均衡控制和管理是必由之路.电池组均衡管理是

一门先进的电池组使用技术

,需要结合动力电池电化学模型、

电子电源

和计算机

控制等多学科技术的最新研究成果

,进行创新设计。

关键词

:锂离子电池、动力电池组、蓄电池组、电池组使用技术、均衡控制、电

 

池组管理
0 前言
 
被认为是未来汽车的电动汽车是电动源、电机和整车三大技术的结合体

,电动源

是电动汽车的核心部件

,目前已经形成动力锂离子电池及其专用材料的开发热潮.

做为一种新型的动力技术

,锂电池在使用中必须

串联

才能达到使用

电压

的需要

,

单体性能上的参差不齐并不全是缘于电池的生产技术问题

,从涂膜开始到成品要

经过多道工序

,即使每道工序都经过严格的检测程序,使每只电池的电压、内阻、

容量一致

,使用一段时间以后,也会产生差异,使得锂动力电池的使用技术问题迫

在眉睫

,而且必须尽快解决。

动力电池组的使用寿命受多种因素影响

,如果电池组寿命低于单体平均寿命的一

半以下

,可以推断都是由于使用技术不当造成的,首要原因当推过充和过放导致

单体电池提前失效

.本文结合锂动力电池特性、电子电源、计算机控制技术研究

动力电池组的使用技术

,探讨动力电池组的均衡控制和管理。

 

动力电池主要性能参数

1.1 

 

电压

开路电压

=电动势+电极过电位,工作电压=开路电压+

电流

在电池内部阻抗上

产生的电压降

.电动势由电极和电解质材料特性决定,电极的过电位与材料活性、

荷电状态和工况有关

.金属锂标准电极电位-3.05V,3V 锂电池 3.3~2.3V,4V 锂

4.2~3.7V,5V 锂 4.9V~3.0V。
1.2 

 

内阻

电池在短时间内的稳态模型可以看作为一个电压源

,其内部阻抗等效为电压源内

,内阻大小决定了电池的使用效率.电池内阻包括欧姆

电阻

和极化电阻两部分

,

欧姆电阻不随激励信号频率变化

,又称交流电阻,在同一充放电周期内,欧姆电阻

除温升影响外变化很小

.极化电阻由电池电化学特性对外部充放电表现出的抵抗

反应产生

,与电池荷电、充放强度、材料活性都有关.同批电池,内阻过大或过小

者都不正常

,内阻过小可能意味材料枝晶生长和微短路,内阻太大又可能是极板

老化、活性物质丧失、容量衰减

,内阻变化可以作为电池裂化的充分性参考依据

之一。
1.3 

 

温升

电池温升定义为电池内部温度与环境温度的差值

.多数锂电池充电时属吸热反应,

放电时为放热反应

,两者都包含内阻热耗.充电初期,极化电阻最小,吸热反应处于