接平工的文章,我們來談談電池的不一致和模組并聯。
由于能量的需求,拆解成總能量=電壓*容量,集成過程中如果要用固定規格的電芯需要進行串并聯操作,達到目標需求總容量。我們對于電池系統的配置可以分為幾種方式方式:
1)單體先并聯后串聯:這是典型的串并聯的應用模式,由于最小單元在3.2~3.7V這個范圍內,整個電流支路均衡壓差也比較小
好處:
電池的熔絲設計相對容易
電池采樣通道數量較少,BMS的成本和復雜程度低
電池自均衡在單體級別電流支路
設計難點:
電池的一致性
母線排熔絲的可靠的均一性設計
電流密度的均一性,還有熔斷的特性一致性
2)單體串聯成模組后進行并聯:這種方式典型的用于大的儲能單元,特別是儲能站、大巴上面,效果比較好,特別是并聯的過程中可以采取整包并聯的模式,復用預充和配電盒,使得整個連接更為可控
分組之后直接并聯存在難度,需要預充
而現在的設計往往在模組級別進行引申出現
模組并聯后再串聯
模組串聯后再并聯
后者之前用在商用車里面的2支路的并聯
這個標準箱體的概念也確實目前在商用車,大巴和物流車上廣泛使用,在通用性方面考慮基于標準化箱體的配置組合開發較定制開發而言在可靠性、開發周期、開發效率上都有著顯著的優勢。而進一步的革新是這個箱體里面去除模組的概念,又回到之前的電芯直接植入的模式
前者確實不多見,現在看到了一個,ES8的電池箱體
這里的設計呢,也是因為Ah的容量導致的,短期內PHEV2的Ah規格到50+Ah,能往60+Ah走還需要1年~1.5年
這里涉及到模組間的環流,而且會出現兩個支路分配電流不一致引起的SOC、溫升、壽命不同步的問題
根據這個Busbar的配置
整個電池包里面的Busbar可能是類似這個樣子的
這個模組并聯的電池系統對電池的一致性提出了更高的要求
備注:串聯電池一般是強調容量的一致,由于只有一個大的回路,總的電流只有一個,各個電池間保持相近的核電態,均衡的辦法也比較
并聯電池系統
由于電池系統在整個放電或充電SOC曲線上都要工作,因此如果電池內阻差異性很大的時候,整個放電過程中會出現較大的模組環流,而這個電流和整個回路電流形成了差異,CMU無法對電壓和電流進行一致性的匹配
在壽命后期,整個電池模組的離散性進一步放大,放電的初期模組內阻小則分配到了更多的電流,SOC迅速下降更快,這里也會形成額外的電壓波動導致兩個模組之間始終有電流在來回充放
這里的擾動因素特別多,是積累了一個模組和另一個模組的,電壓、內阻、溫度等差異,在外部工況負荷比較重的時候,電池的發熱會額外導致電池溫升也不同,兩個模組之間的差異也越來越大,形成了惡性循環
這個CMU設計也存在一些難點,2個模組6S這個電壓不夠高,怎么取電是個問題,這個我仔細想一想再考慮一下是怎么做的
小結:我覺得這么做似乎存在挺大的設計限制,這個1500次的數據雖然在實驗室、耐久車和大規模路試上可能可以,但是在更大規模的量產上,考慮實際消費者的使用,運行負荷的差異性,很難保證1500次真的發生,可能最終的結果會打折
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原文標題:電池不一致性和模組并聯
文章出處:【微信號:QCDZSJ,微信公眾號:汽車電子設計】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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