在多串锂电池组中,各个单体的电压与容量会随时间轻微漂移。单体均衡,就是让它们保持一致的功能——使电池组能用满可用容量,并避免某个单体先于其他单体触及保护限值。均衡有两种方式——被动与主动——而对船用电池组来说,选哪种并非理所当然。
本文面向船用电池组制造商与OEM工程师,用于在电池组设计阶段评估单体均衡方式。
单体均衡做什么,为什么重要
串联电芯很难一直保持完全一致。容量、内阻与温度上的细微差异,会让某些单体先于其他单体触及上限或下限电压。没有均衡,电池组的可用容量就会被最弱的单体拖累,保护事件也会比应有的更早出现。均衡让各单体电压保持对齐,使电池组在整个使用周期内发挥其额定容量。
被动均衡:原理与适用场景
被动均衡通过电阻把较高单体的多余能量以热量形式耗散掉,使其降下来与较低单体看齐。它主要在充电阶段发挥作用——当单体接近上限电压区间、差异最易修正之时。
被动均衡的电流较小——约 100 mA 量级。这使它非常适合充电规律、可预测的电池组(单体保持相对一致、只需小幅修正),以及以简单可靠为优势的成本敏感设计。
主动均衡:原理与适用场景
主动均衡把能量从较高单体转移到较低单体,而非以热量耗散,并且在充电与放电循环中均工作。由于它是"重新分配能量"而不是"烧掉能量",能够修正更大的不均衡,工作范围也覆盖更广。
主动均衡的电流较大——约 1 A 量级——因此能比被动均衡更快地处理正在形成的不均衡。这使它值得在充电不规律、放电更深、或目标寿命更长的电池组中考虑——这些场景下单体更容易在两次充电之间发生漂移。
为什么均衡方式的选择,在船用场景下更重要
船用电池组常常面对多个、不规律的充电源——岸电、发电机、太阳能、风能——并长期在部分荷电状态(partial SOC)下运行。在这些条件下,单体漂移可能比规律循环的电池组更明显,例如固定班次作业的叉车,或具有可预测日循环的太阳能定点储能系统。
当充电不规律、单体累积漂移的速度快于被动均衡在充电阶段所能修正的速度时,主动均衡有助于维持整组单体的一致性。其收益取决于电池组设计、电芯本身与实际工况,因此最好结合具体应用评估,而不是想当然。
一个决策框架:四个问题
为船用电池组在被动与主动之间做选择,一个务实的办法是过一遍四个问题:
充电源的变化性。充电循环是规律可预测的,还是不规律、多充电源的?不规律充电更偏向主动均衡。
放电深度。电池组是浅循环,还是深度放电?放电越深,越倾向主动均衡。
目标寿命。这是标准寿命的电池组,还是按长寿命设计的?目标寿命越长,强均衡的价值越高。
电池组经济性。设计是成本敏感型,还是以全生命周期价值为优先?对规律、浅循环、成本敏感的电池组,被动均衡通常已足够。
达锂船用电池组的均衡方案
| 系列 | 均衡方式 | 最适用场景 |
|---|
| 达锂 A系列 | 被动均衡(约 100 mA 量级) | 充电规律、成本敏感的电池组 |
| 达锂 T系列 | 主动均衡(约 1 A 量级) | 充电不规律、放电更深、或目标寿命更长的电池组 |
具体选哪种,取决于电池组的充电曲线、放电深度与寿命目标,建议在询价(RFQ)阶段确认。
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常见问题(FAQ)
Q1船用电池组里,主动均衡一定比被动均衡好吗?
不一定。合适的方式取决于充电曲线、放电深度、目标寿命与成本优先级。对单一船主、低使用率、充电规律的电池组,被动均衡可能已足够;当充电不规律、放电较深、或要求更长寿命时,主动均衡的价值才更突出。
Q2被动均衡是不是只在充电时工作?
被动均衡主要在充电阶段发挥作用,即单体到达上限电压区间时。是否在其他时段也进行均衡,取决于具体的BMS实现。
Q3主动均衡在放电时工作吗?
主动均衡在充电与放电循环中均工作,在单体之间重新分配能量、而非耗散能量。这使它能在比被动均衡更广的工作范围内修正不均衡。
Q4我该如何为自己的电池组在主动与被动之间做选择?
过一遍上面的四个问题——充电源变化性、放电深度、目标寿命、电池组经济性——并结合具体电池组设计与BMS供应商确认。
正在为船用电池组选择均衡方式?
请提供以下信息,达锂工程团队可为你推荐合适的方案:
电池电压(12V / 24V / 48V)与容量
充电曲线(规律 / 不规律)与充电源
典型放电深度与工况
目标寿命,以及任何成本或全生命周期优先级
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