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
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
,
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。
1
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+
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
阻
,内阻大小决定了电池的使用效率.电池内阻包括欧姆
,
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