嘿，你知道嗎？當(dāng)我們談?wù)撾妱?dòng)汽車、電動(dòng)工具等各種使用動(dòng)力電池的設(shè)備時(shí)，有一個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)在背后默默發(fā)揮著巨大作用，那就是動(dòng)力電池均衡管理。
動(dòng)力電池通常是由若干單體電芯串并聯(lián)連接而成的。想象一下，這就像是一個(gè)團(tuán)隊(duì)，每個(gè)單體電芯都是團(tuán)隊(duì)中的一員。如果這些 “隊(duì)員” 之間電壓不均衡，那可就麻煩啦！電壓最低的那個(gè)單體電芯就會(huì)像一個(gè)拖后腿的隊(duì)員，影響整個(gè)電池的性能，讓整個(gè)電池組無法發(fā)揮出應(yīng)有的實(shí)力。
那怎么辦呢？別擔(dān)心，聰明的工程師們引入了電池均衡技術(shù)。這個(gè)技術(shù)就像是一個(gè)超級(jí)教練，通過各種手段讓電池組中的每個(gè)單體電池在電壓、容量及其運(yùn)行狀態(tài)上盡可能保持一致，實(shí)現(xiàn)電池性能的最優(yōu)化和壽命的最大化。
一、電池均衡的定義與意義
1. 定義：所謂電池均衡，就是采用特定技術(shù)和手段，確保電池組中的每個(gè)單體電池都在同一水平線上，就像讓一群跑步選手保持相同的速度和節(jié)奏一樣。
2. 意義：
1. 提升電池組性能：通過均衡處理，避免個(gè)別電池性能退化導(dǎo)致整體性能下降，讓電池組始終保持高效運(yùn)轉(zhuǎn)。
2. 延長(zhǎng)電池壽命：減少電池單體之間在電壓和容量上的差異，降低內(nèi)阻，就像給電池做了一次 “保養(yǎng)”，有效延長(zhǎng)使用期限。
二、電池均衡的方法
1. BMS（電池管理系統(tǒng)）均衡功能：BMS 就像是電池組的 “大管家”，通過調(diào)整電池單體之間的能量分配，來減小不一致性，提高可用容量和延長(zhǎng)壽命。目前主要有被動(dòng)均衡和主動(dòng)均衡兩種方法。
2. 被動(dòng)均衡：
1. 也被稱為能量耗散型均衡，工作原理就像是給 “冒尖” 的電池單體放放氣。當(dāng)某個(gè)電池單體電量高于其他單體時(shí)，這個(gè)高能電池的能量就會(huì)通過并聯(lián)的電阻被消耗掉，變成熱能散發(fā)出去，實(shí)現(xiàn)與其他電池單體的均衡。
2. 被動(dòng)均衡技術(shù)簡(jiǎn)單、成本低，廣泛應(yīng)用于各類電池系統(tǒng)中。但它也有缺點(diǎn)，能量損失較大，消耗的能量都變成了熱能，沒有得到有效利用。
3. 設(shè)計(jì)被動(dòng)均衡系統(tǒng)時(shí)，均衡電流通?？刂圃诤艿偷乃剑ù蠹s 100mA），而且均衡與采集過程共用相同的線束，交替進(jìn)行，這雖然降低了系統(tǒng)復(fù)雜度和成本，但也帶來了均衡效率不高的問題，需要較長(zhǎng)時(shí)間才能看到明顯效果。
4. 被動(dòng)均衡的實(shí)現(xiàn)方式主要有固定分流電阻和開關(guān)分流電阻兩種。固定分流電阻就像一個(gè)一直連接著的安全閥，避免電池過充；開關(guān)分流電阻則像一個(gè)精確控制的閥門，通過控制開關(guān)的開閉來消除多余的能量。
3. 主動(dòng)均衡：
1. 主動(dòng)均衡是一種更高效的能量管理方式，就像一個(gè) “搬運(yùn)工”，把容量較高的電池單體中的能量轉(zhuǎn)移到容量較低的電池單體中，不僅實(shí)現(xiàn)了電壓均衡，還提高了整體能量利用率。
2. 在充電過程中，當(dāng)某個(gè)電池單體率先達(dá)到工作電壓上限時(shí)，BMS 就會(huì)啟動(dòng)主動(dòng)均衡機(jī)制，識(shí)別出容量相對(duì)較低的電池單體，并通過精心設(shè)計(jì)的均衡器電路，將高壓電池中的能量轉(zhuǎn)移至低壓電池中，就像給 “餓肚子” 的電池加餐一樣。
3. 主動(dòng)式均衡通常涉及復(fù)雜的算法來計(jì)算能量轉(zhuǎn)移的具體量，而被動(dòng)式均衡則更多依賴于精確控制開關(guān)的時(shí)間以消耗多余的能量。
無論是被動(dòng)均衡還是主動(dòng)均衡，都是 BMS 中不可或缺的一部分，對(duì)提高電池組可用容量、延長(zhǎng)使用壽命以及提升系統(tǒng)整體效率都起著重要作用。在均衡過程中，系統(tǒng)會(huì)持續(xù)監(jiān)測(cè)每個(gè)電池單體的參數(shù)變動(dòng)，確保均衡操作既有效又安全。當(dāng)電池單體之間的差異達(dá)到預(yù)設(shè)的接受范圍內(nèi)時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)結(jié)束均衡操作。
選擇適合的均衡方法，嚴(yán)格控制均衡速度和程度，并有效管理均衡過程中產(chǎn)生的熱量，就能讓電池組的性能和使用壽命大大提高。讓我們一起關(guān)注動(dòng)力電池均衡管理技術(shù)，為更高效、更持久的能源利用貢獻(xiàn)力量吧！
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