郑州正方科技：
锂电池组在市场以及各个领域的应用已经屡见不鲜，给我们的生活，工业等等带来了很多的益处，当然，锂电池组在冲放电的过程中最重要的一个环节就是均衡环节，因为你需要保证锂电池组的输出以及输出合理到每一节电池，目前锂电池组最常见的两种均衡方式是耗能式均衡以及转能式均衡。
耗能式均衡顾名思义就是把锂电池组中某节电压高的电池用电阻把多余电量耗尽。这种方式的均衡的成本较低，设计也是相对简单，在锂电池组中单节锂电池之间的电压不能达到一致时能够起到一定的作用，但是相对的，这种方式的均衡也较为容易出现故障，而且均衡时锂电池所发出的温度较高。而且有一点，因为锂电池组中各个单节电池的电容都不尽相同，所以每次充电，容量较小的电池电量会很快的达到饱和，由于容量较大的电池还在充电中，容量较小的锂电池就会均衡，以类似于放电额形式去耗除电量一直循环直到大容量的电池电量饱和为止，所以大家可以想象时间久了，容量较小的电池整体性能就会大大额下降，这个就跟我们手机电池长时间用性能下降是一个道理。所以耗能式均衡存在着很大的弊端。
能量转移式均衡也很好理解，就是让电池组中能量较高额锂电池转移到能量较低的锂电池上，这种方式的均衡乍一听确实很实用，但是在实际情况下，目前的能量转移式均衡并不是很完善，因为这种方式的均衡并不能通过检测单节电池的电压来进行能量转移的，而是通过电池容量来进行能量转移的，当高能量的电池向低能量的电池转移
能量的时候，因为均衡电流以及充电电流时固定的，不可控的，所以在转移的时候，低容量的电池可能会达到过充值，锂电池保护板就会工作从而停止充电，那么整个循环就会因此终止。
纵观来讲，锂电池的均衡在目前来说还不能得到一个很好的完善，这方面的技术还有待改进！
蓄电池监测管理系统 一、概述 大量的统计表明，所谓的“蓄电池问题”绝大多数并不是整个蓄电池组的问题，而只是其中个别蓄电池性能劣化或连接处接触不良等原因形成的。如果能在线实时地监测到整个蓄电池组中每一块蓄电池的运行状态和性能以及连接情况，并在发现异常时告知管理部门及时处理，将会从根本上提高供电系统的可靠性和安全性。 数年前开始流行并沿用至今的蓄电池巡检装置，对蓄电池运行状态（主要是端电压）的监测有一定的作用，但这种监测对于供电系统的可靠性、安全性所起的作用十分有限。其原因是：即便是性能很差或连接不良的蓄电池在浮充状态时，端电压的变化并不明显，而等到蓄电池放电时发现异常，往往为时已晚。 从上世纪七十年代以来，国际上一些知名的公司和专家，通过深入地研究和探讨，发现通过测试蓄电池的内阻（或电导）可以较好的对应蓄电池的性能。
TLKS-BTS-I / BATT TEST SERVER分布式蓄电池性能在线监测系统，采用了国际上在蓄电池监测领域的最新研究成果，在实时性、准确性、抗干扰性、现场安装便捷性等各方面都有突出的特点，有很高的性价比。 二、原理示意图 采用蓄电池性能监测领域的最新研究成果——暂态直流小电流电量比较法。使暂态小电流流过已知电阻 R0和被测蓄电池内阻 R 内，同步测量暂态小电流在这两种电阻上的消耗电量，这两个电量值各自与其负载电阻 R0和 R 内的阻值成正比，通过这些量值的比例关系即可求得被测电池的内阻（或电导）。 将检测到的值数字化，通过GPRS/CDMA等的数据通道，实时上传到监测中心，中心收到数据后，加以分析，给出服务的建议。
（图1）系统原理示意图三、主要功能 1．能监测蓄电池浮充电压； 2．能监测蓄电池放电电压； 3．能探测蓄电池温度； 4．能给出蓄电池的电压曲线；
电池管理系统(BMS)可根据起动能力对充电状态(SoC)、健康状态(SoH)和功能状态(SoF)进行快速、可靠的监测，以提供必要的信息。因此，BMS能够最大限度地降低因为电池意外失效而导致的汽车故障次数，从而尽可能地提升电池使用寿命和电池效率，并实现CO2减排功能。BMS的关键元件是智能电池传感器(IBS)，它可以测量电池的端电压、电流和温度，并计算出电池的状态。 电能管理系统 用来为起停系统供电的典型供电网络包含一个车身控制模块(BCM)、一个电池管理系统(BMS)、一个发电机和一个DC/DC转换器(见图1)。 BMS借助专用的负载管理算法为BCM提供电池状态信息，BCM通过对发电机和DC/DC转换器进行控制来稳定和管理供电网络。DC/DC转换器为汽车内部的各个用电部件分配电能。 通常，铅酸电池的BMS直接安装在电池夹上的智能连接器中。该连接器包括一个低阻值的分流电阻(通常在100μΩ范围内)和一个带有高度集成器件(具有准确测量和处理功能)的小型PCB，称为智能电池传感器(IBS, 见图2)。IBS即便是在最恶劣的条件下以及在整个使用寿命中都能以高分辨率和高精确度测量电池电压、电流和温度，从而正确预测电池的充电状态(SoC)、健康状态(SoH)和功能状态(SoF)。这些参数定期或根据要求通过已获汽车行业认证的车载网络传送至BCM。
除上述功能与参数性能外，对IBS提出的其它关键要求包括低功耗、能够在恶劣的汽车环境中(即EMC、ESD)工作、进行汽车OEM厂商验收的车载通信接口一致性测试(即LIN)、满足汽车等级测试限制(针对被测参数的6σ限制)，另外还需符合AEC-Q100标准要求。 电池监控 正如前一段中所提到的，IBS的主要用途是监控电池状态，并根据需要将状态变量传送至BCM或者其他ECU。将测量到的电池电流、电池电压和温度采样值作为电池监控输入。电池监控输出为SoC、SoH和SoF。 1. 充电状态(SoC) SoC的定义非常直观，通常以百分数的形式表示。完全充电的电池SoC为100%，完全放电的电池SoC为0%。SoC值随电池的充电和放电而改变。 This leads to formula (1), where Cr is the remaining (dischargeable) capacity of the battery and Ca is the total available battery capacity: 该值通过公式(1)计算，其中Cr代表电池的剩余(可放电)电量，Ca代表电池的可用总电量： 但是，常常会出现可用电池电量与电池的标称容量(通常标注在电池外壳上)不同的问题。对于一个新电池，它可能比标称容量更高，对于已经使用一段时间的电池来说，可用电量会降低。另一个问题是，实际可用电量很难根据IBS的输入值来确定。 因此，SoC通常用标称容量Cn来评定，它具有多项优点：
LBE300 TM （系列） 蓄电池组在线均衡系统 ■延长蓄电池使用寿命两倍以上■为每一节蓄电池提供一个预警系统■智能化、网络化在线运行与管理 2013年版本 The Storage Battery Online Performance Balance System 电力行业
LBE300TM 蓄电池组在线均衡系统 ■延长蓄电池使用寿命两倍以上■为每一节蓄电池提供一个预警系统■智能化、网络化在线运行与管理 The Storage Battery Online Performance Balance System 目录 1、企业简介 2、直流电源在电力行业的重要性 3、传统蓄电池组运行状况 4、LBE300蓄电池组在线均衡系统在电力行业解决方案 5、LBE300在电力行业的应用价值 6、LBE300的应用案例与应用报告 7、企业资质 8、质量服务承诺
LBE300TM 蓄电池组在线均衡系统 ■延长蓄电池使用寿命两倍以上■为每一节蓄电池提供一个预警系统■智能化、网络化在线运行与管理 The Storage Battery Online Performance Balance System 珠海朗尔电气有限公司成立于2001年，国家高新技术企业，总部位于中国广东珠海。专注于电源解决方案及从事电源产品的研发、生产与销售，是国内最受信赖及著名的电源制造商之一。 多年来，朗尔电气一直走在技术发展的最前沿，不断开发、提供满足各种要求的电源产品及系统。目前朗尔生产的电源产品在安全、可靠的基础上，做到环保、智能、静音、模块化、数字化、网络化。
LBE300TM 蓄电池组在线均衡系统 ■延长蓄电池使用寿命两倍以上■为每一节蓄电池提供一个预警系统■智能化、网络化在线运行与管理 The Storage Battery Online Performance Balance System 2001 2002 200320062008-2012 Lonl产品“直流电源系统”通过中国电力科学院检测鉴定，并成功应用于国网及南方电网公司； Lonl被评为高新技术企业,同年通过了ISO9001质 量管理体系 认证；推出并网放电系统与节能老化负载产品，解决蓄电池活化放电与逆变并网的技术局 限； 2007 2005 200406年推出“LBE200蓄电池组在线均衡系统”，为蓄电池组的运行提供更为完善的解决方案；同年通过国家继电保护及自动化设备质量检测 中心的鉴定； 07年“LBE200蓄电池组在线均衡系统”获得国家实用新型专利证 书，填补了国内技术空白； 08年，Lonl获得国家软件企业证书； 09年，LBE200产品获得国家商标局商标注册； 10年，LBE200通过国家铁道部产品质量质量监督检验中心的检 测； 11年，LBE200获得广东省高新技术产品证书；同年蓄电池活化技术获得国家实用新型专利证书以 及两项发明专利； 12年，LBE200项目获得国家科技 部和珠海市科技局的创新资金扶持。
信息工程大学 毕业设计（论文）任务书课题名称蓄电池充放电管理系统研究 学生姓名 所在院、系（队） 专业 学号 申请学位级别 指导教师单位 指导教师姓名 技术职务 二○11年五月
信息工程大学 毕业设计（论文）报告 （地方学生） 课题名称蓄电池充放电管理系统研究 学生姓名xxx 所在院、系（队）xxx 专业电子与信息工程 学号2007530110 申请学位级别xx 指导教师单位xx 指导教师姓名xx 技术职务xx 二○33 年五月
摘要 电动汽车是以动力电池作为能源的环保型汽车，动力电池的寿命是影响电动汽车发展的关键因素，其中一个方面就是：动力蓄电池在制造过程中，由于制作工艺的差别，即使同一批次的电池，也不可避免的存在着差异，即容量上的差异。这种差异直表现在电池的端电压上。在充电过程中，容量小的电池电压上升比较快，即当其它电池尚未充满时，容量小的电池已经充满，继续充电将会造成容量小的电池处于过充电状态。这种差异的直接后果容量小的电池在充电过程中经常处于过充状态，在放电过程中处于过放状态，致使寿命明显缩短，从而导致整组蓄电池寿命降低。 本文中采用串并联转换的方法解决这一问题，在充电过程中各个单体电池的联接方式是并联联接的，当检测到某个单体电池充满电时，就把该单体电池从电池组中撤出来；在放电过程中各个单体电池的联接方式是串联的，当检测到某个单体电池的电量不足时，就把该单体电池从电池组中撤出来。实现这种串并联转换的电路即使本文研究的重点。 关键词：电池串并联转换寿命充放电管理
Abstract Electric automobile is environment-friendly as it is operated by power battery, the life of which is the critical factor that affects the development of electric automobile. One aspect is that in the process of manufacturing power battery, differences in workmanship lead to differences in battery capacity even the same batch will be no exception. The differences are manifest in the terminal voltage straightly. During charging, the small capacity batter y’s voltage rise quicker, that is, it need less time to reach full than the others. Stop timely, or it will be over-charging. The immediate consequences of differences are that small capacity storage batteries are always over-charging in the charging process while over-discharging in the opposite process, which shorten lifespan evidently and of course life of the full group of storage battery will be influenced. In this article series-parallel connection transformation is used to solve this problem. During charging, each single battery is connected in parallel and if one of them is detected having been charged fully, it will be took out of the battery pack. In the discharging process, single batteries are in series connection and once some battery lacks power, it will be took out. This article emphasizes on the transformation of series parallel connection. Key word: Battery series-parallel connection transformation life span charging and discharging management
串联锂离子电池组的主动均衡控制研究 摘要：对于传统的主动均衡技术来说，通常情况下，存在着电量传递效率低、控制过程复杂等问题。为了彻底解决上述问题，本文结合电感、电容的电量转移技术，提出锂电池组主动均衡方法。均衡技术以boost技术和法拉电容为基础，在锂离子电池组中，可以在任何两个电池之间进行电量的传递，使得锂离子电池组在一定程度上实现电压均衡，并且可以将综合效率提高到84%，其特点主要表现为控制灵活、电量转移效率高等，静置状态下，可以进一步对大容量的串联锂电池组的电压进行均衡处理。 关键词：锂电池组主动均衡法拉电容boost 1 概述 随着人们的环保意识不断增强，人们对节能环保给予高度的关注，在这种情况下，新能源汽车逐渐成为汽车工业发展的主流趋势。而锂电池作为一项重要的因素，在一定程度上直接影响并制约着新能源汽车的推广和产业化。电池管理模块（Battery Management Module）对于电动汽车来说，是一个核心部件。在发展、推广电动汽车的过程中，电池管理技术是一项关键技术[1]。对于锂离子电池来说，凭借自身能量密度高、工作电压高等优势，进而在一定程度上广泛应用于各行各业[2]。由于锂电池的工作电压通常情况下只有
2.5～4.2V，在实际应用中，为了提高工作电压，通常情况下，需要将若干只单体锂电池进行串联处理。但是，受生产工艺的影响和制约，在容量、电压、内阻及自放电率等方面，锂电池单体之间存在一定的差异，即使电池来源于同一批次，各个电池之间同样存在一定的差异性。在实际使用过程中，正是由于电池之间存在这种差异，进而在一定程度上严重影响锂电池的使用寿命，在这种情况下，需要对串联锂电池组进行均衡管理[3]。 2 锂电池组的均衡方式 对于锂电池来说，在实际使用过程中，通常情况下，通过被动均衡、主动均衡两种方式对锂电池组进行均衡[4]。其中，在充电过程中，被动均衡方式主要是利用均衡电阻对高电压单体电池进行放电处理，使得整组电池电压在一定程度上确保一致性。对于该均衡方式方式来说，同样存在缺点，主要表现为：对能源造成浪费，该均衡方式受放电电流的影响，不能在大容量锂电池组中使用。在电量转移方面，对主动均衡方法来说，其转移方式通常情况下包括电感、电容两种。其中，Boost/buck的电感均衡是进行电感转移的基础，利用电感均衡在相邻电池之间对电量进行传递，在一定程度上通过电量传递，进一步使电量由高电压电池完成向低电压电池的转移，其电量传递效率通常高于80%。这种均衡方式同样存在弊端，主要表现为：电量传递只能发生在相邻锂电
新能源汽车动力电池及其管理系统试卷A 汽运19-301（26人） 一、【单选题】(每题2分共20分) 【单选题】 1、可逆电池的定义是：外接电源电压（A）电池装置电动势。（2分） A.大于 B.等于 C.小于 D.不一定 【单选题】 2、以下电池中不作为电动汽车动力电池的是（D）。（2分） A.铅酸电池 B.锂离子电池 C.镍氢电池 D.锌银电池 【单选题】 3、关于蓄电池的检测，下列说法正确的是（D）。（2分） A.外观检查时，只检查蓄电池接线柱、电缆和托架固定架是否有腐蚀即可。 B.外观检查时，只检查蓄电池周围无漏液，壳体和桩柱无破损裂纹即可。 C.用万用表检测蓄电池电压，只要在12.6V以上就一定可以用。 D.万用表检测的蓄电池端电压，只能作为检测的参考因素。 【单选题】 4、（B）电池性能比较高，可以快速充电、高功率放电、能量密度高，且循环寿命长，但高温下安全性能差。（2分） A.镍氢电池 B.锂离子电池 C.铅酸电池 D.锌银电池 【单选题】 5、动力电池包衰减诊断故障代码在下列（B）情况下可能出现。（2分） A.电池组已经退化到需要进行更换 B.电池组已经退化到只有原电池容量的20%左右 C.车辆的动力电池包电压为0伏 D.这些诊断故障代码是根据汽车的行驶里程设定的 【单选题】 6、动力电池的能量储存与输出都需要模块来进行管理，即动力电池能量管理模块，也称为动力电池管理系统，或动力电池能量管理系统，简称(C) 。（2分） A.BBC B.ABS C.BMS D.EPS 【单选题】 7、集中式动力电池管理系统的特征是（D）。（2分） A.电池管理系统与电池包分开 B.电池信息采集器与电池管理控制器分开 C.电池信息采集器与电池模组分开 D.信息采集器和管理器集合在一起
详解动力电池组均衡设计原理及意义 2011-12-0619:51:36来源：互联网 分享到：标签：电池组剩余电量平衡算法 引言 随着电池作为电源使用而日益受到欢迎，又出现了一种同样强劲的需求，即最大限度地延长电池的使用寿命。电池不平衡（即组成一个电池组的各节电池的充电状态失配）在大型锂离子电池组中是个问题，这个问题是由制造工艺、工作条件和电池老化的差异造成的。不平衡可能降低电池组的总容量，并有可能损坏电池组。不平衡使电池从充电状态到放电状态都无法跟踪，而且如果没有密切监视，可能导致电池过度充电或过度放电，这将永久性地损坏电池。电池制造商按照容量和内部电阻对混合电动型汽车以及电动型汽车电池组中使用的电池进行分类，以在交付给客户的特定批次中，减少电池之间的差异。然后，再仔细挑选电池来构成汽车电池组，以改善电池组中每两节电池之间的匹配。理论上，这应该能防止电池组中产生大量的不平衡，但是尽管如此，普遍的共识是，当构成大型电池组时，既需要电池监视、又需要电池平衡，以在电池组寿命期内保持大的电池容量。 要理解平衡的重要性，第一步是利用两个相同的电池组来评估两种基本的电池管理策略。该测试将探究，在电池寿命期内，电池组的总容量是怎样受到影响的。为了评估这两种策略，要设计一个电池监视系统（BMS）。该电池监视系统由3个部分组成：监视硬件、平衡硬件和控制器。用在测试中的电池监视系统能监视电池电压和电池负载电流、平衡电池，并能控制电池与负载及电池充电器的连接。 监视硬件 一个简单的电池监视器和平衡系统如图1所示。该电池监视系统的硬件是围绕高度集成的LTC6803-1多节电池监视IC设计的。每个LTC6803-1能测量多达12节电池，并允许以可连接多个IC的串行菊花链形式连接，从而使一个系统能通过一个串行端口监视超过100个电池。当设计一个电池监视系统时，某些规范应当给以特殊考虑，首先是电池电压准确度。当试图决定单个电池的充电状态时，电池电压的准确度至关重要，而且一节电池能否在接近工作极限的条件下工作，电池电压的准确度是限制因素之一。LTC6803具 1.5mV的分辨率，准确度为 4.3mV。这将允许该控制器就电池状态做出准确决策，而不论使用的是什么样的电池化学组成。其次，电池组不平衡的一个主要来源是，电池监视电路本身的电源和备用电流的差异。在汽车应用中，备用电流尤其重要，因为大多数汽车在大部分时间里都是熄火的，这时电池监视系统处于备用模式。LTC6803仅具12uA备用电流，电流范围规定为6uA至18uA，从而可保证在一个大型电池组中，最严重的不平衡为12uA，这使每月不平衡低于10mAhr。有两个ADC输入可用来监视电池温度或其他的传感器数据。图1中显示的设计用Vtemp1输入测量电池电流。电流用LT1999测量。LT1999是一款高压双向电流检测放大器，具-5V至80V的输入范围，而且在本文所述测试情况下，设置为监视电池组高压端的±10A。LTC6803上的两个GPIO引脚用来控制一个有源负载和一个充电器。当充电结束或达到放电点时，这允许LTC6803断开电池与充电器或负载的连接。
基本电池组设计原则： ?当第一个单电池充满电时，必须停止充电。 ?当第一个单电池无电时，放电必须终止。 ?弱蓄电池节比强蓄电池老化得更快。 ?弱蓄程度最高的电池节将最终限制电池组的可用电量（最弱环节）。 ?电池组中的系统温度梯度使运行在较高平均温度的电池节变弱。 ?在不使用均衡的情况下，在每个充放电周期中，最弱蓄和最强蓄单电池之间的电压差将增加。最终，其中一个单电将始终接近最大电压，而另外一个单电池接近最低电压→从而阻碍了电池组的充放电能力。 由于这些电池再也不会像它们最初使用时那么相互匹配，而且由于我的安装方式将使它们处于不同的温度环境中，我必须做好单电池均衡。 锂离子电池主要出现两种不匹配；充电不匹配和容量不匹配（请见图2）。充电不匹配在容量相同的单电池所容纳的充电量逐渐差生差别时出现。容量不匹配出现在同时使用初始容量不同的电池节时。由于电池组通常由几乎在同一时间生产的单电池组装而成，这些单电池的制造工艺也相差无几，所以单电池通常情况下匹配良好，只有充电普匹配会比较常见。然而，如果电池组由来源不明的单电池组装而成，或者在制造工艺方面差别很大的话，也有可能出现容量不匹配。 主要有两种电池均衡：被动均衡和主动均衡。这里列出了基本功能和它们各自的优缺点： 被动均衡： ?实现简单（硬件和软件） ?廉价 ?降低了充电不匹配 ?小均衡电流（小于1A） ?发热-浪费电能！ 主动均衡：
?效率更高 ?增加可用容量 ?减少充电和容量不匹配效应 ?更快的电池组充电时间 ?可在充电和放电过程中工作 ?较大的均衡电流（大于1A），以快速均衡大电池 ?更长的电池组使用寿命 ?混用/匹配全新/旧模块 ?可使用模块内的不匹配单电池（增加产量） ?看起来主动均衡才是正道！ 我决定使用手边的最积极主动的TI BMS。为了确保我始终能够从电池组获得最大电量，所有单电池之间的电压差保持在毫伏以内。由TI EM1401EVM电路板管理的电池使用全部TI部件来提供5A主动电池均衡（我设计的工作方式）。 图3显示了基本架构。其中一个BMS电路板被安装在电池节旁边，管理每个模块或电池组。 下面是这一车辆的主要技术规格：
第二章 02 动力蓄电池及管理系统
一、动力电池主要性能指标 1．电压 （1）端电压。 （2）标称电压。 （3）开路电压。 （4）工作电压。 （5）充电终止电压。 （6）放电终止电压。
一、动力电池主要性能指标 2．容量 （1）额定容量。 （2）n小时率容量。 （3）理论容量。 （4）实际容量。 （5）荷电状态。 3．内阻 电池的内阻是指电流流过电池内部时所受到的阻力，一般是蓄电池中电解质、正负极群、隔板等电阻的总和。电池内阻越大，电池自身消耗掉的能量越多，电池的使用效率越低。
一、动力电池主要性能指标 4．能量 （1）总能量。 （2）理论能量。 （3）实际能量。 （4）比能量。 （5）能量密度。 （6）充电能量。 5．功率 （1）比功率 （2）功率密度
一、动力电池主要性能指标 6．输出效率 （1）容量效率。 （2）能量效率。 7．自放电率 自放电率是指电池在存放期间容量的下降率，即电池无负荷时自身放电使容量损失的速度，它表示蓄电池搁置后容量变化的特性。 8．放电倍率 电池放电电流的大小常用“放电倍率”表示，即电池的放电倍率用放电时间表示或者说以一定的放电电流放完额定容量所需的小时数来表示，由此可见，放电时间越短，即放电倍率越高，则放电电流越大。
9．使用寿命 一、动力电池主要性能指标 电池类型质量能量密度 （W·h/kg）质量功率密度 （W/kg） 能量效率 （%） 循环寿命 （次） 铅酸电池35～50150～40080500～1000镍镉电池30～50100～150751000～2000镍氢电池60～80200～400701000～1500锂离子电池100～200200～350>901500～3000
新能源车辆的动力电池组均衡管理系统的发展现状概述参考文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月
新能源车辆的动力电池组均衡管理系统的发展现状概述参考文本 使用指引：此安全管理资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 新能源车辆的开发和研究已经是时代的主流，其中电 动汽车受到了市场越来越多的关注，在电动汽车中，电池 系统是重要组成部分，特别是锂电池在交通领域的应用， 对于减少温室气体的排放、降低大气污染以及新能源的应 用有着重要的意义。目前，电动汽车存在安全性低、寿命 段、充电时间长和使用成本高的问题，而电池管理系统作 为电池保护和管理的核心部件，作为电池和车辆管理系统 以及驾驶者沟通的桥梁，电池管理系统对于电动汽车性能 起着越来越关键的作用。本文介绍了电池组均衡管理的技 术发展历程、专利申请情况和涉及的主要申请人。 随着能源紧缺、城市环境污染的日益严重，替代石油
的新能源在车辆的开发利用被各国政府越来越重视。而动力电池是电动汽车的核心部件，目前车辆的动力电池存在能量密度低、价格高、寿命短等缺点，而锂电池在使用一段时间以后，电池单体性能差异在整个生命周期内客观存在，直接影响到动力电池组的使用寿命，为此，需要给予动力电池能源控制和管理，使得动力电池性能得到一定的提升。 目前，美国电动车公司生产的特斯拉纯高级电动汽车（Tesla）之所以取得成功，其核心技术就是优异的电池管理技术，采用了两千多块锂电池进行串并联设计，可以维持整个电池包的工作状态以及监控每个电池单元的系统来确保电池的高性能，使得车辆具备稳定的动力性能和优良的安全性能，具有快速充电技术，将充电时间缩短到合理的水平，在电动车领域突破了技术上的瓶颈，取得了成功，实现了从实验室转向批量生产，对汽车行业有着重大
郑州正方科技： 锂电池组在市场以及各个领域的应用已经屡见不鲜，给我们的生活，工业等等带来了很多的益处，当然，锂电池组在冲放电的过程中最重要的一个环节就是均衡环节，因为你需要保证锂电池组的输出以及输出合理到每一节电池，目前锂电池组最常见的两种均衡方式是耗能式均衡以及转能式均衡。 耗能式均衡顾名思义就是把锂电池组中某节电压高的电池用电阻把多余电量耗尽。这种方式的均衡的成本较低，设计也是相对简单，在锂电池组中单节锂电池之间的电压不能达到一致时能够起到一定的作用，但是相对的，这种方式的均衡也较为容易出现故障，而且均衡时锂电池所发出的温度较高。而且有一点，因为锂电池组中各个单节电池的电容都不尽相同，所以每次充电，容量较小的电池电量会很快的达到饱和，由于容量较大的电池还在充电中，容量较小的锂电池就会均衡，以类似于放电额形式去耗除电量一直循环直到大容量的电池电量饱和为止，所以大家可以想象时间久了，容量较小的电池整体性能就会大大额下降，这个就跟我们手机电池长时间用性能下降是一个道理。所以耗能式均衡存在着很大的弊端。 能量转移式均衡也很好理解，就是让电池组中能量较高额锂电池转移到能量较低的锂电池上，这种方式的均衡乍一听确实很实用，但是在实际情况下，目前的能量转移式均衡并不是很完善，因为这种方式的均衡并不能通过检测单节电池的电压来进行能量转移的，而是通过电池容量来进行能量转移的，当高能量的电池向低能量的电池转移
能量的时候，因为均衡电流以及充电电流时固定的，不可控的，所以在转移的时候，低容量的电池可能会达到过充值，锂电池保护板就会工作从而停止充电，那么整个循环就会因此终止。 纵观来讲，锂电池的均衡在目前来说还不能得到一个很好的完善，这方面的技术还有待改进！
关于加强免维护铅酸蓄电池管理的规定根据我集团公司各单位铅酸电池使用现状，为保证电站阀控式密封铅酸蓄电池及其高频开关电源(以下简称直流设备)保持良好的运行状态，延长使用寿命，保证余热电站直流母线保持合格电压和蓄电池的放电容量，结合富平公司余热电站电池失效事故教训，特做如下规定： 1、本规定适应浮充电运行余热电站直流系统、总降压站及高压电气室操作电源系统、UPS电源电池。不适应按照充电放电循环运行的电池系统。 2、新安装要求 2.1直流设备通风应良好，运行环境温度应保持在5℃～35℃，安装地点应装设温度调节装置。 2.2蓄电池采用串联接线，蓄电池之间应保持2cm以上距离，若电池安装在柜内，上下层之间距离不应小于15cm。蓄电池应保持清洁，极板、极柱接触应良好，连接螺丝应牢固，不得有放电现象。 3. 新蓄电池验收项目及标准 3.1检查蓄电池容量。对电池组进行三次充放电试验，放电终止电压根据制造厂的规定，其中一只蓄电池防到了终止电压，应停止放电。在三次充放电循环之内，若达不到额定容量值的100％，此组蓄电池不合格。 3.2测量电池的绝缘电阻。220V电池组的绝缘电阻不小于0.2MΩ。
3.3测量充电设备的稳流精度不大于±(0.5%-1%),稳压精度不大于±(0.1%-0.5%),及直流母线纹波系数不大于(0.2%-0.51%)。 3.4测量每只电池端电压符合厂家规定。 3.5检查厂方提供的安全阀开启闭合试验报告，闭阀压力应在1kPa～10kPa范围内，开阀压力应在10kPa～49kPa范围内。 4 运行维护要求 4.1为提高蓄电池的使用寿命，要做好初充电。 (1)全部更换电池组，一般要求生产厂家进行初次充电 (2)厂家不能到场，按照电池说明书要求充放电。 （3）一般初次充电的操作流程为：恒流限压充电→恒压充电→浮充电→恒压充电→浮充电。即均充→浮充→均充→浮充。第一次浮充时间不得低于8小时，均充状态检查各电池电压偏差不得大于0.05V。（4）初次充电后必须进行最少三次充放电活化电池。 4.2蓄电池组在正常运行中以浮充电方式运行，浮充电电压宜控制在(2.24)V×N，均衡充电电压宜控制在(2.30-2.35)V×N。12V电池，N=6。 4.3运行中主要监视蓄电池组的端电压值，浮充电流值，每只蓄电池的电压值，蓄电池组及直流母线的对地电阻值和绝缘状况。 4.4蓄电池一般每个月进行一次补充充电，充电装置应自动或手动进行一次恒流限压充电→恒压充电→浮充电，即均充→浮充。长期未均充电池先用低于或等于I10电流放电20-30%电量后，再均充→浮充，活化电池。再使蓄电池组随时具有满容量，确保运行安全可靠。
一、目的和意义 蓄电池是电力系统必备的后备电源,是设备运行中的最后一道防线。现有蓄电池组运行，从技术上讲存在一些缺陷，直流系统的蓄电池组一般由几十只至一百多只单体蓄电池串联而成，串联状态下的蓄电池组在充电和放电时，所有蓄电池的电流是一致的，但由于电池的参数、外部环境及单体自放电的差异，使得蓄电池组各单体电池的电压实际并不均衡，有些电压过高、有些则过低，造成蓄电池组中某些单体蓄电池出现过充电或过放电，过充的蓄电池水分蒸发、内阻增大造成容量减小，欠充的蓄电池涂层老化、活性物质减少、同样造成容量减少，而且这一过程一但开始，容量的减小是随着时间增加而不断加速的，这将进一步加深蓄电池参数的不一致性，正是这种恶性循环极大地缩短了蓄电池组的使用寿命。这样长时间的充电不均衡必将导致部分电池严重损坏,一旦蓄电池故障，将造成保护失灵、开关拒动、通道中断…后果不堪设想。 传统的蓄电池组充电曲线中定期（720h）的强充电，为了提高充电不足的个别单体电池的电压，人为地对蓄电池组进行所谓的“均衡充电”，对蓄电池组中的性能落后蓄电池进行补偿性充电，希望能够提升整组蓄电池电压一致性，恢复它的容量，实际上却牺牲了大部分单体电池的性能，大大降低了电池组的使用寿命以及可靠性。 立项的目的是研制出一套变电站蓄电池组动态均衡在线维护系统，对蓄电池进行实时在线均衡，使每一节蓄电池处于相同的工作状态，蓄电池组始终保持在最佳运行状态；同时对性能偏弱的电池进行在线活化，大大延长了蓄电池的使用寿命；提供在线蓄电池内阻和容量检测，准确判断蓄电池的好坏，提高蓄电池组的可靠性。从根本上解决了蓄电池组不均衡的问题，让蓄电池组的运行稳定、可靠，使供电系统的正常运行得到全面保障。 二、国内外研究水平综述 目前国内尚无完善的变电站蓄电池组动态均衡在线维护系统的研究 范例。针对于蓄电池的检测和维护，仅局限于电池巡检仪、放电仪、内阻 测试仪和蓄电池在线监测系统几种产品，但都存在功能单一，只能检测不能 维护的缺点。当前国内该项研究处于研发试制初期，个别省网公司有零
蓄电池在线监控方案研究
目录 一、目的和意义 (3) 二、蓄电池传统的测试法及缺陷 (3) 2.1 蓄电池维护现状 (3) 2.2 传统蓄电池检测维护手段存在的缺陷 (4) 2.3 研发课题引出 (4) 二、蓄电池检测方法的比较研究 (5) 三、课题的理论和实践依据 (7) 四、课题研究内容 (7) 五、预期目标和成果形式 (8)
一、目的和意义 随着社会的进步和信息化、自动化程度的不断提高，人们对电力行业的依赖程度进一步加深，对电网系统的可靠性提出了更高的要求。无论在发电企业、供电系统中，蓄电池作为备用电源在系统中起着极其重要的作用。不仅是发电机组正常启动的有力保证，也是通信网的安全运行的保证。平时蓄电池处于浮充电备用状态，由交流市电经整流设备变换成直流向负荷供电，而在交流电失电或其它事故状态下，蓄电池是负荷的唯一能源供给者，一旦出现问题，供电系统将面临瘫痪，造成设备停运及其它重大运行事故。 随着铅酸蓄电池技术的发展，原有的固定式隔酸防爆型铅酸电池逐渐淘汰，取而代之的是新型的全密封阀控式铅酸蓄电池（俗称“免维护”铅酸蓄电池）。虽然 阀控式铅酸蓄电池的有众多的优点（如：大电流特性好、自放电小、性能稳定、无冒酸、干净安全），然而，近几年来的使用情况表明阀控式铅酸蓄电池并没有实现 真正的免维护，由于受其质量、性能或使用不当（缺乏正确的维护）等原因，造成电池早期失效现象常有发生，有些只用了 2 至3 年就失效了，远远短于预期寿命， 严重影响了系统的安全运行。由于阀控式铅酸蓄电池特殊的阀控式密封结构，使得我们无法准确掌握蓄电池的健康状况，阀控式铅酸蓄电池“免维护”的这一优点，成为电池运行管理中的缺点和难点。原来采用的固定式隔酸防爆型铅酸电池运行维护方法（如看极板有无弯曲、腐蚀、脱落，测量硫酸密度，看液面高度，添加电解液等），已不适用阀控式铅酸蓄电池，所以在提高电池性能，减少维护工作量的同时，如何快捷有效地检测出早期失效电池并预测蓄电池性能变化趋势已成为电池运行管理的新课题，尤其对无人值守站更显重要。为了使通信网的安全运行以及整个电网的安全稳定运行，我们有必要对阀控式蓄电池进行有效的检测和活化维护，确保公司直流系统正常运行。
动力电池组特性分析与均衡管理 被认为是未来汽车的电动汽车是电动源、电机和整车三大技术的结合体,电动源是电动汽车的核心部件,目前已经形成动力锂离子电池及其专用材料的开发热潮.做为一种新型的动力技术,锂电池在使用中必须串联才能达到使用电压的需要,单体性能上的参差不齐并不全是缘于电池的生产技术问题,从涂膜开始到成品要经过多道工序,即使每道工序都经过严格的检测程序,使每只电池的电压、内阻、容量一致,使用一段时间以后,也会产生差异,使得锂动力电池的使用技术问题迫在眉睫,而且必须尽快解决. 动力电池组的使用寿命受多种因素影响,如果电池组寿命低于单体平均寿命的一半以下,可以推断都是由于使用技术不当造成的,首要原因当推过充和过放导致单体电池提前失效.本文结合锂动力电池特性、电子电源、计算机控制技术研究动力电池组的使用技术,探讨动力电池组的均衡控制和管理. 1 动力电池主要性能参数 1.1 电压开路电压=电动势+电极过电位,工作电压=开路电压+电流在电池内部阻抗上产生的电压降.电动势由电极和电解质材料特性决定,电极的过电位与材料活性、荷电状态和工况有关.金属锂标准电极电位-3.05V,3V锂电池3.3~2.3V,4V锂 4.2~3.7V,5V锂4.9V~3.0V. 1.2 内阻电池在短时间内的稳态模型可以看作为一个电压源,其内部阻抗等效为电压源内阻,内阻大小决定了电池的使用效率.电池内阻包括欧姆电阻和极化电阻两部分,欧姆电阻不随激励信号频率变化,又称交流电阻,在同一充放电周期内,欧姆电阻除温升影响外变化很小.极化电阻由电池电化学特性对外部充放电表现出的抵抗反应产生,与电池荷电、充放强度、材料活性都有关.同批电池,内阻过大或过小者都不正常,内阻过小可能意味材料枝晶生长和微短路,内阻太大又可能是极板老化、活性物质丧失、容量衰减,内阻变化可以作为电池裂化的充分性参考依据之一. 1.3 温升电池温升
如何解决动力锂电池组各个单节电池的均衡问题 动力电池组是由多个单节电池串联组成的电池模块，由于电池个体之间内部特性的差异，若干次充、放电后，电池组会失衡，严重影响动力电池组的效率与安全。另外，电池组在充放电过程中的过充电、过放电、电流过大、温度过高等现象会加剧电池间特性的差异，从而引起单节锂电池之间容量、电压等性能的不平衡，最终导致电池组整体特性的急剧衰退和部分电池的加速损坏。因此在锂电池组合使用时必须要解决各个单节电池在电池组中的平衡问题。 电池组中各节电池电量的均衡可采用电阻均衡、电容均衡、变压器均衡等多种方案。由于本管理系统是针对大容量的动力锂电池组，若采用电阻均衡，均衡速度快但将会有过多的能量白白浪费掉；电容均衡虽然不额外耗能，但是均衡电流一般较小，很难胜任动力锂电池之间的均衡。故本均衡模块采用兼顾效率和速度的变压器均衡方案。在具体设计中直接采用DC/DC开关电源模块。由于开关电源模块具有功耗小、效率高、体积小、质量轻等优点，将其直接作为均衡模块使用是一个很好的选择。在具体使用时，根据检测到的各单节电池的电压值判断是否需要对电池组进行能量均衡。若需要，闭合均衡总开关K5，开关K1、K2向下打到均衡档，用电池组的整体能量对电压最低节电池进行额外的均衡充电，直到各节电池电压值的差别在系统要求范围之内。原理图如图4所示。 图4 电压采样、均衡充电原理图
电流采样的实现 电流是电池容量估计的关键参数，因此对电流采样的精度、抗干扰能力和线性度误差的要求都很高。在本设计中采用LEM公司的闭环电流传感器LTSR25-NP，如图5所示， 图5 LTSR25-NP实物图 该元件具有出色的精度、良好的线性度和最佳的反应时间。其额定电流为25A，最高可测80A的电流，满足系统设计的要求。该电流传感器可把充放电电流转换为0V~5V的电压信号，送至单片机的10位A/D转换器进行转换后可测得充放电电流，测量精度为0.2A。其工作特性曲线如图6所示。
锂电池基础知识100问
11、什么是电池的容量？ 电池的容量有额定容量和实际容量之分。电池的额定量是指设计与制造电池时规定或保证电池在一定的放电条件下，应该放出最低限度的电量。Li-ion规定电池在常温、恒流（1C）恒压（4.2V）控制的充电条件下充电3h，电池的实际容量是指电池在一定的放电条件下所放出的实际电量，主要受放电倍率和温度的影响（故严格来讲，电池容量应指明充放电条件）。容量常见单位有：mAh、Ah=1000mAh）。 12、什么是电池内阻？ 是指电池在工作时，电流流过电池内部所受到的阻力。有欧姆内阻与极化内阻两部分组成。电池内阻大，会导致电池放电工作电压降低，放电时间缩短。内阻大小主要受电池的材料、制造工艺、电池结构等因素的影响。是衡量电池性能的一个重要参数。注：一般以充电态内阻为标准。测量电池的内阻需用专用内阻仪测量，而不能用万用表欧姆档测量。 13、什么是开路电压？ 是指电池在非工作状态下即电路无电流流过时，电池正负极之间的电势差。一般情况下，Li-ion充满电后开路电压为4.1-4.2V左右，放电后开压为3.0V左右，通过电池的开路电压，可以判断电池的荷电状态。 14、什么是工作电压？ 又称端电压，是指电池在工作状态下即电路中有电流过时电池正负极之间电势差。在电池放电工作状态下，当电流流过电池内部时，不需克服电池的内阻所造成阻力，故工作电压总是低于开路电池，充电时则与之相反。Li-ion 的放电工作电压在3.6V左右。 15、什么是放电平台？ 放电平台是恒压充到电压为4.2V并且电电流小于0.01C时停充电，然后搁置10分钟，在任何们率的放电电流下下放电至3.6V时的放电时间。是衡量电池好坏的重要标准。 16、什么是（充放电）倍率？时率？ 是指电池在规定的时间内放出其额定容量时所需要的电流值，它在数据值上等于电池额定容量的倍数，通常以字母C表示。如电池的标称额定容量为600mAh为1C（1倍率），300mAh则为0.5C,6A(600mAh)为10C.以此类推. 时率又称小时率,时指电池以一定的电流放完其额定容量所需要的小时数.如电池的额定容量为600mAh,以600mAh的电流放完其额定容量需1小时,故称600mAh的电流为1小时率,以此类推. 17、什么是自放电率？ 又称荷电保持能力，是指电池在开路状态下，电池所储存的电量在一定条件下的保持能力。主要受电池制造工艺、材料、储存条件等因素影响。是衡量电池性能的重要参数。 注：电池100%充电开路搁置后，一定程度的自放电正常现象。在GB标准规定LI-ion后在20±2℃条件下开条件下开路搁置28天。可允许电池有容量损失。 18、什么是内压？
蓄电池组在线均衡系统在电力行业的应用 一、电力系统直流系统蓄电池典型事故案例分析 直流电源在发电厂和变电站就相当于人身上的血液一样重要，所有开关的分、合闸、微机保护、自动控制都依赖于直流电源。据中国电力网不完全统计：变电站及电厂直流电源事故中，由蓄电池问题而引起的占83%以上： 1、2013年4月29日14时52分32秒220KV滥坝变110KV II母、I母相续发生三相故障，110KV母差保护动作，因直流电源损坏，只跳开5个110KV开关，其余10个开关未跳开，随后主变保护动作，1、2号主变三侧开关仍未跳开。后由滥坝站5回220KV线路的对侧保护动作跳闸，滥坝变全站失压。此次事件共造成2个220KV变电站全站失压，5个110KV变电站全站失压，1个220KV变电站110KV母线失压，2个110KV变电站部分失压。 事故暴露的问题：220KV滥坝变电站双套蓄电池故障（直接原因），在220滥坝变电站发生110KV母线三相故障引起站用间交流电压降低，10KV电压下降到68%Ue,导致两套充电机退出运行时，因220KV滥坝变电站双套蓄电池失效率，
造成开关未完全跳开，故障无法隔离，需由滥坝变对侧220KV线路后备保护动作切除故障。 蓄电池失效原因分析（直接原因）：蓄电池组为惠州海志电池有限公司产品，两组300Ah，2006年12月投运。检测结果显示，三个蓄电池的内阻达到欧姆级(分别是1组81号和2组68号、104号)，对蓄电池组的正常供电形成极大阻碍。解体检测表明该批蓄电池故障状况为部分电池内部出现不可逆硫酸盐化，同时硫酸盐化引起的极耳严重腐蚀现象。事故时，在冲击负荷的影响下，一组蓄电池组中81号电池、二组蓄电池组中68、104号电池损坏，两组电池输出电压大幅度下降，致使全站大部分开关、保护和自动装置不能正常工作。 2、2010年5月17日19时18分，大唐淮北发电厂D号机负荷300MW，机组厂用电源640开关跳闸，机组解列，汽轮机跳闸， D号机ETS系统发“DEH 故障”首出信号、发变组保护C柜发“热工保护动作”信号机组跳闸。 原因分析：故障录波显示640开关跳闸时，机组运行信号正常，640开关跳闸为首出;发变组保护无故障信号，无保护动作记录;电网系统电压正常，母差、失灵保护、高周切机联切无任何信号，无保护动作记录。跳闸后，检查640开关控制回路绝缘，跳闸线圈、跳闸中间继电器动作电压正常。根据上述情况，结合现场设备实际分析：由于640开关跳闸回路中的跳闸继电器TJ动作功率偏小(实测为2W);回路中的控制电缆长度超过了400m，长电缆存在对地电容效应，在蓄电池组存在漏液造成直流系统正对地电压偏低(实测52V)时，当直流系统发生某个较大的干扰时(如大功率负载启动、或某个瞬间接地)，造成直流系统电压瞬时较大波动或冲击，并在控制长电缆中的电容回路中产生冲击电流，进而导致跳闸继电器TJ动作。 3、郑州热电厂发电机定子接地保护动作跳闸分析。 郑州热电厂 3号发电机为典型的发电机变压器组(发变组)单元接线，发电机为东方电机厂生产的QFSN-200-2型，机组于1992年投运，现处于稳定运行期。2001-11-18，3号发电机处于正常运行状态，当时机组带有功负荷125 MW，无功负荷25 Mvar，对外供热量160 t/h。事故经过:凌晨01：35，3号机集控室铃响，中央信号盘发出“保护回路故障”和“故障录波器动作”光字，随即喇叭叫，中央信号盘又出“发电机定子接地”、“主汽门关闭”、“断水保护动作”、“远方跳闸