通過實驗室測試探索平衡的好處

圖 3：充電周期之后電池組 1 中電池的電壓

測試結(jié)果：電池組 2

第二個電池組評估時采用了無源平衡算法。在進行任何平衡之前，電池組經(jīng)過 10 次充電 / 放電。電池組 2 的初始電壓如圖 4 所示。與電池組 1 不同 ，制造商沒有對這些電池的 SOC 進行很好的匹配。遇到這種類型失配的可能性要大得多。電池組 2 需要平衡，然后才能提供總的潛在容量。這種情況是更加典型的。

圖 4：充電周期之后電池組 1 中電池的電壓

5 號電池與其余電池之間存在很大和高于 100mV 的不平衡。這種不平衡對電池的容量有極大的影響。在一個完整的周期之后，該電池組顯示所測得的容量為 1.765AHr。經(jīng)過 10 個周期之后，不平衡依然存在，平衡算法啟動。平衡器給所有電池放電，以與 5 號電池匹配，經(jīng)過一個完整的充電周期之后，所記錄的 SOC 為 2.043AHr，與初始 SOC 相比有 16% 的改進。平衡算法依然保持運行，但是在接下來的 50 個周期中，校正作用非常小，50 個周期之后，所測得的容量為 2.044AHr。

即使經(jīng)過大量平衡周期之后，該電池組仍然沒有利用全部可能使用的能量。主要限制是，該平衡算法沒有考慮電池內(nèi)部電阻這個因素。1 號電池有較高的內(nèi)部電阻，總是在 5 號電池之前完成充電，從而使 5 號電池無法完全充電。在 50 個周期后，對平衡算法進行修改，以觀察電池組容量是否能得到改善。平衡算法修改為，讓放電電阻器跨電池兩端連接，同時如果任何電池的電壓高于 Clow，就連接充電器。這允許比較薄弱的電池在充電器斷接之前獲得更多電荷，也是圖 2 中提到的導引充電電流方法的一個例子。這種充電策略的改變使可用容量提高到了 2.051AHr，并改善了平衡時間。該電池組再充電和放電 50 次，即總共 100 個周期，那么 100 個周期之后所測得的容量為 2.054AHr。電池組 2 的容量在測試過程中一直保持恒定，且當平衡策略改善后，容量提高了。即使最初某節(jié)電池與其他電池嚴重失配，這種改進依然可以實現(xiàn)。

結(jié)論

如果電池組物理上很小，電池節(jié)數(shù)很少，那么初始查驗步驟就能保證在電池的壽命期內(nèi)使電池保持很好的匹配狀態(tài)。在小型電池組中，電池的負載和溫度條件一般是很好匹配的。測試顯示，少量不平衡將隨著充電 / 放電周期數(shù)的增加而增大，電池組 1 損失了 1.4% 的容量。第二個電池組從一開始就顯示需要平衡硬件，如果沒有平衡硬件，電池組的效用就完全由電池制造商決定了，而且對電池組的誤差根本無法校正。在有平衡系統(tǒng)的情況下，電池組 2 能夠在測試中自始至終保持其容量，而電池組 1 的容量則穩(wěn)步下降?？傊谡麄€工作壽命期內(nèi)，平衡系統(tǒng)有助于擴大電池組容量。對平衡算法的改進可能包括使用電池特征數(shù)據(jù)以及特定電池的建模。這允許控制器更準確地確定電池組中各節(jié)電池的能量水平，從而甚至當使用相同的平衡電流時，也能使控制器更準確地平衡電池，并縮短平衡時間。