教学项目十六 锂离子电池的被动均衡（教学课件）- 《电动汽车动力蓄电池与管理系统》同步精品课堂

教学项目十六 锂离子电池的被动均衡 《电动汽车动力蓄电池及管理系统》 教学目标 1.理解掌握锂离子电池使用循环及对电池性能的影响。 2.理解电池均衡的意义。 3.理解电池被动均衡的特点、时机及基本电路。 4.了解电池被动均衡芯片及其电路原理。 5.掌握电池被动均衡的控制策略及相关数据的检查。 教学重、难点 1.电池被动均衡的控制策略。 2.电池被动均衡电路原理。 教学导入方法 通过锂离子电池的使用过程的性能变化引入电池均衡的意义。 教学项目十六 锂离子电池的被动均衡 教学主要内容目录 教学项目十六 锂离子电池的被动均衡 一、锂离子电池的使用循环 二、锂离子电池的均衡 三、锂离子电池的被动均衡 四、电池监测芯片LTC68XX的被动均衡电路简介 五、被动均衡的控制策略 六、被动均衡的数据检查 七、思考题 锂离子电池的一次放电（到终止电压）和一次充电（到截止电压）被称为一个使用循环。 电池成组后，在理想状态下，经过多次使用循环后，电池组的单体电池的性能参数如：电压、容量、内阻等，仍能保持良好的一致性。 理想的使用循环 教学项目十六 锂离子电池的被动均衡 一、锂离子电池的使用循环 （一）理想的使用循环 （二）实际的使用循环 电池经过多次使用循环后，由于各单体电池的电解液密度、温度、自放电程度以及容量衰减速率不一致，导致各单体电池的性能性能参数不一致，即电池组中的单体电池的一致性变差。 电池组多次充、放电后，一致性变差 教学项目十六 锂离子电池的被动均衡 降低整体容量性能 缩短电池使用寿命 限制整体充放电功率 影响电池安全性能 电池组中的单体电池的一致性变差带来的影响： 教学项目十六 锂离子电池的被动均衡 由于BMU设定的放电截止电压和充电终止电压都是针对单体电池的。 因此： 充电时，某个单体电池可能始终充不满——其他单体电池已经达到了充电终止电压。 放电时，其它单体电池始终放不完——某个单体电池已经达到放电截止电压。 （三）电池组的“木桶效应” 教学项目十六 锂离子电池的被动均衡 由于单体电池衰减速率不一致，导致电池组的实际容量大大减小。 衰减的电池组： 充电时——充不满，因为任何一个单体达到充电终止电压，电池组将停止充电。 放电时——放不完，因为任何一个单体达到放电截止电压，电池组将停止放电。 教学项目十六 锂离子电池的被动均衡 根据“木桶效应”理论 电池组的容量，取决于容量最小的单体电池。 “木桶效应”理论 锂动力电池单体20%的容量差异，会带来锂动力电池组40%的容量损失！ 锂动力电池单体的不一致，会随着时间的推移，在温度等随机因素的影响下进一步恶化。 教学项目十六 锂离子电池的被动均衡 （一）电池均衡的意义 电池均衡——电池均衡是利用电力电子技术，使锂离子电池单体电压或电池组电压偏差保持在预期的范围内，从而保证每个单体电池在正常的使用时保持基本相同的状态，以避免过充、过放的发生。 电池均衡是解决正处于运行状态的锂动力电池组单体电压差异过大的方法。若不进行均衡控制，随着充、放电循环次数的增加，各单体电池电压逐渐分化，使用寿命将大大缩减。 二、锂离子电池的均衡 电池均衡—battery equalization 教学项目十六 锂离子电池的被动均衡 单体电池并联后，各单体电池的电压自动趋于一致，可以认为是一种电压自动均衡的过程。 （二）电池电压的自动均衡 注： 这里的均衡是指电压均衡，而电压并不能线性反映电池容量的变化，所以这样的均衡最终只是实现了所有电池电压的一致性，而不是电池容量的一致性。 教学项目十六 锂离子电池的被动均衡 三、锂离子电池的被动均衡 电池被动均衡—Battery passive equalization 通过控制单体电池放电的方法，使电池组内的单体电池电压趋于一致的均衡方式。 被动均衡通过设置单体电池放电电路，以电阻放电的方式，对电压较高的单体电池进行放电，以达到电池组电压均衡的目的。 （一）电池被动均衡的意义 1号电池电压过高 教学项目十六 锂离子电池的被动均衡 1号电池被动均衡电路接通 例: 当管理系统检测到1号电池电压过高（或在充电过程中的电压上升率过高）时，可以接通1号电池的放电电路，从而实现电池组各单体电池的电压均衡。 教学项目十六 锂离子电池的被动均衡 （二）被动均衡特点： 电路相对简单 均衡电流小 有能量损失 产生热量 被动均衡是采用电阻耗能，会产生热量，均衡电流较小，从而使整个系统的效率降低，基于热管理的要求被动均衡一次只能使一个单体电池进行均衡。 BMU 均衡是管理系统的重要功能 教学项目十六 锂离子电池的被动均衡 被动均衡一般是在充电过程的中后期进行，当管理系统检测到2号单体电池电压接近充电终