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刘志茹:电池管理系统主动均衡技术及其应用

电动汽车存在着SOC不准、低温充电问题、热失控、容量衰减导致里程衰减等诸多问题。对于近期备受关注的热失控问题,高校、科研院所、PACK厂一直在努力寻找方案和方法,并取得了进展。容量衰减问题比较复杂。那么,到底用什么方法来延缓、改善里程衰减问题?

7月26-27日,备受瞩目的2017中国新能源汽车测试评价技术发展高峰论坛在深圳坪山金茂园酒店盛大举行。深圳市科列技术股份有限公司动力电池系统研究院院长刘志茹博士做题为“电池管理系统主动均衡技术及其应用”的精彩演讲。电动汽车资源网整理刘志茹博士演讲的主要内容如下:

一、如何解决里程衰减问题?

刘志茹表示,解决容量衰减/里程衰减问题,主要通过提高电池的性能、做大电池系统的余量、提高电池管理系统的要求、采用主动均衡技术等方案和技术,但每种方案都有它的局限性。

提高电池的性能,受电池技术影响,提升需要一定的过程。

把电池余量增大会增加成本,每增加一度电,都是上千元的成本。

电池管理系统性能要求这方面,进一步提高SOC精度要求/加强对电池的监控和管理/尽量减少对电池滥用等,也是需要一个过程且效能不显著。

采用主动均衡技术的BMS,导致增加成本。

刘志茹表示,目前各企业都面临巨大的压力和矛盾,一方面面临如政策退坡带来的成本压力,但同时又要满足8年质保的要求。在这种压力和矛盾下,到底是只考虑眼前采购低价格的BMS,还是要保障全生命周期的质量?同时需要注意的是,成本除了初次采购价格之外,8年全生命周期内的技术支持费用都要计算在内,甚至会涉及到商务违约罚款的问题。

二、目前单体不一致性对整车容量的影响大。为什么要均衡?

对于单体一致性不好的电池包充电时,当电压最高的单体达到充电上限时充电就要截止,即使其他单体没有充满;放电时,当最低单体率先达到放电下限时就要截止放电,即使其他单体还有能量没有放出来。这样会导致电池包的可用容量减少。主动均衡通过把能量从最高单体转移到最低单体,改善单体不一致性带来的容量损失。

对于目前运营中的新能源汽车,很多电池容量衰减/里程衰减是由于单体不一致性造成的。比如某车电池组的容量衰减为原来的70%,严重影响了车辆运营,经过实际测试分析发现容量衰减并非由电池单体本身的衰减造成,而是因为不一致性造成,经过均衡之后,容量可恢复到90%。

据国家再生能源试验室(NREL)的容量衰减分析结果:引起容量衰减的诸多因素(如电池本身的差异性、热管理、电化学衰减、使用过程中的不一致性等引起衰减)中,在电池生命周期结束时,运行过程中的不一致性扩大可引起电池容量衰减贡献最大、约为10%。北美的一款电动车为例,电池从车上拆下来进行测试,单体不一致性导致的能量差异高达10%。

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