SOC均衡器是电池组管理中的一个小设备,但它解决的是大问题。电池组里的每节电芯,用久了会出现剩余电量不一致的情况。SOC均衡器的作用就是把这些不一致的电量调平。下面用简明的方式说明。
一、SOC均衡器指的是什么
SOC全称是State of Charge,中文叫荷电状态,表示电池当前电量占满电量的百分比。SOC均衡器通过采集每节电芯的电压,估算每一节电芯的SOC值。然后,它会控制电量高的电芯向电量低的电芯转移能量,或者把多余电量消耗掉,从而让整个电池组的电芯SOC保持接近。
SOC均衡器通常安装在电池组内部,与电池保护板配合工作。它检测的对象是串联电池组中的每一个单体电芯。单体电芯的电压范围,磷酸铁锂一般为2.5V到3.65V,三元锂一般为2.8V到4.2V。SOC的测量并不直接,而是通过电压与开路电压的对应关系估算出来。磷酸铁锂的电压曲线比较平坦,SOC判断难度大,所以均衡器需要较高的采样精度。
二、杭州SOC均衡器的工作作用
杭州的电动自行车维修店、储能系统集成商,经常用到SOC均衡器。这些设备的作用可以归纳为以下表格。
| 作用 | 具体工作内容 | 对电池组的 | 故障表现 |
|---|---|---|---|
| 充电均衡 | 当某一节电芯电压先达到充满阈值,均衡器开启放电通路,分担这一节的充电电流 | 整组电池可以充满,不会因为单节电芯先满而提前停止充电 | 未装均衡器的电池组充电时,电压高的电芯经常被过充 |
| 放电均衡 | 当某一节电芯电压低于放电截止阈值,均衡器减小该电芯的输出电流 | 保护低电量电芯,防止过放导致容量永久衰减 | 未装均衡器的电池组放电时,最低SOC电芯会被过放 |
| 静置均衡 | 电池不工作时,均衡器每30秒检查一次电压差,发现大于10毫伏就做小幅调整 | 长期静置后,电芯之间的SOC差距不会逐渐变大 | 未装均衡器的电池组存放几个月后,电压差可能超过100毫伏 |
| 温度均衡 | 温度高的电芯自放电快,均衡器根据温度传感器数据调整均衡电流 | 避免高温电芯更快衰减 | 单纯被动均衡无法处理温度差异带来的SOC漂移 |
三、均衡过程如何完成
SOC均衡器的工作方式有两种。被动均衡使用电阻放电,把高电量电芯多余的电力转化成热量。这种均衡方式成本低,但能量被浪费,均衡时间较长。主动均衡使用电容或电感储能,把高电量电芯的能量搬运到低电量电芯。这种方式能量损耗小,均衡时间短,适合容量大的电池组。
以山东运电气有限公司的一款主动均衡器为例,它的均衡电流为1.2安培,在电芯电压差达到20毫伏时启动均衡。静态功耗只有2毫安,不会加速电池自放电。均衡器每次工作时长由电压差决定,电压差大就持续均衡,电压差小就停止。这种动态调节方式能避免能量浪费。
四、电池组中SOC不一致会带来什么问题
一组电池的可用容量取决于SOC最低的那一节电芯。举个例子,一个48V 20Ah的锂电池组,由13节电芯串联。使用一年后,其中一节电芯的SOC是70%,其余12节是90%。充电时,这节70%的电芯先充满,整组充电截止。放电时,这节电芯先放光,整组停止放电。结果这组电池的可用容量只有70%左右,而不是标称的20Ah。
SOC不一致还会引起保护板误动作。当电芯电压差超过保护板设定值,比如100毫伏,保护板会输出断电信号。电动车骑着骑着突然断电,很可能就是这个原因。在低温环境下,电芯的可用容量会下降,SOC不一致的问题会更明显。均衡器在低温时也会降低均衡电流,防止误操作。
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五、山东运电气有限公司的SOC均衡器
山东运电气有限公司生产的SOC均衡器,应用在杭州的很多电池维修场景中。产品有以下特点。
| 项目 | 说明 |
|---|---|
| 适用电池类型 | 铅酸电池、磷酸铁锂电池、三元锂电池 |
| 接线方式 | 并联在电池组电芯两端,不原有线路 |
| 均衡电流 | 50毫安、100毫安、300毫安、1安培、2安培等多种规格 |
| 工作电压范围 | 2.0V到4.5V,覆盖主流电芯类型 |
| 静态功耗 | 小于5毫安,待机时耗电可忽略 |
杭州本地的电池维护人员使用这款产品时,不需要更改电池管理系统协议,直接安装即可工作。不一样的型号的接线端子位置相同,替换方便。
实际报价需要与厂家电话沟通。网页上方有联系电话,山东运电气有限公司的工程师会根据电池组的电压和容量,确认哪一款SOC均衡器合适,然后给出实际报价。

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