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莫让电池“大电流/均衡”技术进步蒙住双眼!

近些年,全球新能源的大发展,电池技术的大发展,也促使了电池管理系统辅助功能的进步。特别是在电池保护、均衡、安全、故障诊断等方面,取得了不小的成就。国内技术也保持着同步高速发展。

其中,在电池串联应用方面,因无法彻底解决电池一致性问题,很自然的“均衡”功能应运而生。BMS基于电压的均衡、基于时间的均衡、基于SOC均衡等,从被动均衡再到主动均衡,均衡电流从小到大,似乎变成了解决一致性问题、容量木桶原理“主流”的发展趋势。尤其在国内,似乎是首当其冲要考虑的因素,必走之路。

微信截图_20180212084255.png

均衡不是万能的,均衡电流不断放大,不能一揽子解决问题

个人认为,“均衡”始终是一种“被动”“被迫”的功能技术,并不是万能和无限的。均衡方面,同步带来很多问题不可小觑,甚至是安全问题(大电流热量导致PCB 板过早失效、元器件失效造成的短路、均衡策略冗余设计没有或不完整导致的安全事故等)。

路在何方?追求电池品质整体提升的良性循环

我们真正的出路,还是要在电池方面做足功课,从根本和源头改善电池一致性状态。尤其是在整车厂系统设计之初,就要充分考虑电池品质。“设计之初电池选择”正确的思路,是关键和方向。不能被电池品质现状扭曲了我们应该做的事情。让电池上游企业误认为,有均衡功能存在,还可以大电流均衡,而万事大吉。是很严重的问题。只有让我们提出正确的需求,去督促电池厂家不断的改良工艺和创新技术,形成良性循环发展氛围,这才是王道。

一种责任:把正确需求信息传递给电池厂家

本文的目的是一种呼吁,更是一种责任。其实大家都知道国内电池和国外电池的差距,不是个体的差距,而是批量一致性的差距。所以才更需要去引导、去关注、去研究。把眼光从“大技术”“技术路线之争”,转变一下,去关注这些细节,避免在后面应用链条中,付出更多的代价、成本。举个正面的例子:“松下的小圆柱电芯,技术炉火纯青”,“有笑话称,如果用两台机器测松下的电池,出来的曲线不一样,首先怀疑的应该是你的测试问题”。松下就是这么牛。这些年,我们更关注电池产能是多少,规模有多大,产值是多少个亿,但从产品品质的角度,缺乏工匠精神。

国外电池均衡功能有保护性均衡、SOC 数值稳定等成分

从技术角度,我们看看国外经典车型均衡状态,不一例外的都是“被动的”“小电流”居多。对方并不是在主动均衡方面做不好,电流同样也可以做大,但是,他们为什么不做呢?有人说是电池好,那么,在“好品质电池”、“可以很好的均衡”,侧重选择的时候,为什么选择了第一个呢? 从短期成本角度,我会选择第二个的。对方同样也有均衡功能,与其说是在“均衡电池系统”,倒不如说是一种防止过充、过放的“保护”,或者还有别的功能目的。

image.pngimage.pngimage.pngimage.png

上述图例仅为均衡原理示例

车型

Leaf

tesla

BMW i3

VOLT

Model s

Model 3

均衡电流(mA)

≤200

100

100

100

100

国外典型车型均衡状态(数据仅供参考)

1、从销量最大leaf看日产的BMS均衡设计思路:

image.pngimage.pngimage.png

分析:leaf均衡,如果看作“微调整电池容量”更恰当一些。电流小(限流电阻应是1/8W(感觉比tesla大,<200mA)是主要判断因素。第一个状态,车辆上电时开启均衡功能,容量均衡结合修正策略,SOC是否会更精准呢?另一个状态,是充电末端的均衡状态(资料显示有这个功能),通过拉低电芯最高电压而均衡。“保护性均衡”味道更浓。锂离子电池有“捉摸不定”的特点:参数和使用状态、环境条件关联性非常强。电极在电流扰动状态下,电压是不稳定的。也给SOC估算带来了麻烦。

2、 Tesla Model S的均衡设计

image.png

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小结:

本文是肯定均衡技术进步的。均衡技术的创新发展,尤其是来自芯片均衡技术的进步,无疑提升了均衡的可靠性和安全性。作为对一致性弥补功能,是值得肯定的。但是,从电池本征特性来讲,是无法通过均衡而改变的。所以,从系统集成角度,电池品质的提升,优良电池的选择,才是我们的根本方向。莫让“漂亮的均衡”,带走了我们的眼神,蒙住我们的双眼。

来源:aniolybiznesu网

作者:平全文

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