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电池组中单元电池自放电率高、影响电池组寿命的难题破解方法

2023-08-30 12:04:13| 来源: 懂车帝|

大庆市交通运输局周宝林

自电动汽车上市运营以来，因电池自放电率导致电池单元电压过低，严重影响电动汽车充电辆和续航的案例频繁出现，经检查，发生问题的车载电池组，通常只是某个电池单元电压过低，导致整个电池组蓄电和续航能力大幅度下降，典型表现为充电容量变小，续航里程缩短。

电池组中，当某一单元电池自放电率高时，会造成蓄电能力不足，最明显的特征是，本单元电池电压持续偏低，充电时电压上升速度慢，放电时电压下降速度快，在整个电池组中产生了严重的不一致性问题。

(资料图)

在解决不一致性问题方面，基于技术和成本原因，目前电动汽车通常采用被动均衡技术，最理想的状态下只能实现充电均衡功能，但被动均衡技术有几个严重缺陷，一是无法解决均衡放电的难题，二是均衡电流太小并且启控电压过高，这使得其在电动汽车上的应用效果大打折扣，远不如预期。这一技术缺陷，使其对于电池组内自放电率高的电池单元不起作用，将长期处于低电压和低电量状态，续航能力自然降低。

自放电率高的电池单元在电池成组前是难以发现的，存在部位及自放电率的高低具有明显的不确定性，无法预知，鉴于目前的电池管理技术，如果要提高和稳定自放电率高的电池单元电压，唯一可行的可预防的技术路线目前只有通过电池均衡技术来实现，确切的说只能采用转移式电池均衡技术路线，因为转移式电池均衡技术具有先天技术优势，第一，支持电池组的充电、放电全过程均衡；第二，均衡电流大，通常都可以达到安培级别，是被动均衡的几倍至几十倍；第三，均衡效率高，设备工作期间发热量小，电能利用率高；这些技术优势使其工作期间完全可以解决单元电池自放电率高导致电压过低的难题。

当然，转移式电池均衡技术也有其明显缺点，例如技术复杂（控制电路复杂，被动均衡最简电路只有几个元器件）、设备成本高（是被动均衡成本的十几倍以上）、设备体积较大（电路复杂，加之配置换能器件，体积必然较大），加之不同的设计架构，适应性各不相同。

下面是一个168串锂电池组（7个模组串联）的均衡充电实验，如图1所示，总电压约700V。

图1

实验前，将1-4模组通过恒流负载进行不同程度放电，模拟电池单元的漏电问题，其中1模组放电深度较深，其他模组放电深度逐渐递减，总体上呈现梯次电压形态，6、7模组基本处于满电状态，对于这样的电池组，如果通过被动均衡技术是很难实现电压均衡的，初始电压状态如图2所示。但是如果使用转移式电池均衡，那么结果就不一样了，因为主动式电池均衡具有主动均衡电压的功能，对于这一电池组，通过开启主动均衡模式后，经过一段时间，电压基本上实现了均衡，如图3所示。

经过1个循环后，所有电池自动实现电压均衡，这一技术适合多串储能、动力电池组。

图2

图3

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