2.4 动力蓄电池均衡（课件）-《新能源汽车动力电池及管理系统检修》同步精品课堂（机工版）

同步精品课程——中职专业课 项目二 动力蓄电池系统检修 任务四 动力蓄电池均衡 《新能源汽车动力电池及管理系统检修》 机工版 1 知识目标 1.了解动力蓄电池使用注意事项。 2.掌握动力蓄电池的外观检查项目与要点。 3.具有完成动力蓄电池总成拆卸与安装操作的能力。 教学目标 加工工表明 导入情景 某电动汽车在进行道路测试时，仪表显示“EV功能受限”，无法行驶。通过诊断仪查询到电池模组压差过大，你作为一名电池测试助理工程师知道怎么处理此类故障吗？ 01 01 电池均衡系统概述 1.电池均衡系统 锂电池单体串并联成组后能够正常运行要依靠电池管理系统BMS对电池的监管与控制。 BMS能够检测电池的实时状态，测算电池的荷电状态，并对电池的各个运行过程实施保护，以保障电池组的使用安全。 BMS中最重要的一部分就是电池组均衡系统，电池均衡系统分为均衡控制策略和均衡拓扑电路，两部分精巧配合，可以把电池组中电量高于平均水平的单体中的能量迁移到电量低于平均水平的单体中，也可以把能量偏高单体中的能量利用外接电路耗损一些，从而使组内电池间的能量保持在同一水平，进而提升电池组的综合性能，同样也能避免电池因过度充电或放电而损坏。 02 2.电池均衡的意义 目前绝大部分的纯电动汽车使用的都是锂动力蓄电池，以目前的锂动力蓄电池制造水平和工艺水平，在锂电池电芯在生产过程中，各个锂电池单体不可避免地存在细微的差别，即一致性问题。不一致性主要表现在动力蓄电池单体容量、内阻、自放电率、充放电效率等方面。 锂电池之间的电量不平衡，轻则造成动力蓄电池整体储能效果下降，缩减电池的使用寿命；严重的会导致电池热失衡，增加整车运行的安全隐患。为了避免这种不平衡趋势的恶化，需要提高电池组的充电电压，对电池进行均衡性的充电，以达到均衡电池组中各个电池单体特性，延长电池使用寿命。 02 02 电池均衡策略 通过对锂动力蓄电池产生不一致性原因的分析，得出了主动均衡和被动均衡两种策略 1.主动均衡 （1）定义 主动均衡又称无损均衡，将能量高的单体蓄电池中的能量转移到能量低的单体蓄电池，保证动力蓄电池组电压的一致性。 （2）触发方式及原理 1）主动均衡的触发方式 当锂动力蓄电池组内的单体蓄电池电压出现大于30mv以上的静态压差时，就会自动启动均衡措施，进行削峰填谷。 02 2）主动均衡的原理 削峰填谷就是把电压高的动力蓄电池单体的能量转移一部分出来，给电压低的动力蓄电池单体，从而推迟最低锂动力蓄电池单体电压触及放电截止阈值和最高锂动力蓄电池单体电压触及充电终止阈值的时间，获得系统提升充入电量和放出电量的效果。 削高填低型的实施方案包括：电容式均衡、电感式均衡、变压器式均衡。 此三种均衡方式包括锂动力蓄电池在充电过程中的均衡以及静置过程的均衡。 02 主动均衡的工作原理如下： 每6串电池为一组，取6串电池的总电量转移给容量小的电池。电感式主动均衡以物理转换为基础，集成了电源开关和微型电感，采用双向均衡方式，通过相近或相邻电池间的电荷转移均衡电池，并且不论电池处于放电、充电还是静置状态，都可以进行均衡，均衡效率高达92%。 02 其放电和充电工作原理如下图 ②号电池将电量转移给①号、③号电池。高效的电荷转移，使得充电时3个电池的电压一直保持在均衡状态下，这样所有电池都能充满。 锂电池保护板在放电时，也可均衡电池。①号、③号电池将电量转移给②号电池，③个电池的电压一直在均衡状态下放电，这样所有电池电量都能用完。 02 （3）优缺点 优点：可以实时进行均衡，车辆无论是在行驶、停止或充电过程中，只要动力蓄电池处于不均衡状态，主动均衡就会启动。 缺点：系统结构复杂，无法完全集成进专用IC。而结构的复杂意味着电路的复杂，这必然导致成本与故障率攀升。目前市面上现有主动均衡BMS售价远高于被动均衡BMS，限制了主动均衡BMS的推广。 02 2.被动均衡 （1）定义 被动均衡又称有损均衡，将能量高的电池中的能量通过发热的方式消耗掉，实现整组电池的电压平衡。 （2）触发方式及原理 1）被动均衡的触发方式 当锂电池充电至恒压充电阶段时，电压<15%后充电至100%且每节电池电压>3V才会触发被动均衡。 2）被动均衡的原理 被动均衡一般通过电阻放电的方式，对电压较高的电池进行放电，以热量形式释放电量，为其他电池争取更多充电时间。这样整个系统的电量受制于容量最少的电池。充电过程中，锂电池一般有一个充电上限保护电压值，当某一串电池达到此电压值后，锂电池保护板会切断充电回路，停止充电。 02 被动均衡的具体原理如下： 充电过程中②号电池先被充电至保护电压值，触发锂电池保护板的保护机制，停止电池系统的充电，这样直接导致①号、③号电池无法充满。整个系统的满充电量受限于②号电池，这就是系统损失