以2V铅酸蓄电池为基本单元的电池组因其对安全性的特殊要求具有无法替代性,特别是无法被广泛使用的锂电池替代,长期以来、一直服务于一些非常重要的场所,例如电厂、电站、通讯基站、铁路机车等。长久以来,一致性问题及其引发的热失控、爆炸、燃烧等事故一直是电池安全管理的难点,急需重点攻克,众所周知,目前解决一致性问题的最佳技术是电池均衡技术,但这种电池均衡技术却具有原理简单实现困难的特点,开发非常困难,而适用于这种大功率、大容量电池组的电池均衡技术少之又少,特别是均衡电流普遍都很小,只有几安培,难以满足需要,另外,加之设备的成本普遍非常高,因此推广、普及起来非常缓慢,这也就是为什么目前市场上很难看到这类设备或模块在规模化使用。面对电池安全管理方面的技术需求,作者历时多年,科学攻关,成功实现2V单体电池组均衡技术的突破,特别是在均衡电流和均衡效率等关键指标上更是走在国内的前面,在解决传统设计的均衡电流难以大幅度提升的情况下,全力攻关,开发出特有的“双向同步整流”技术,轻松将均衡电流提高了十余倍,在没有散热风扇的情况下,开发的原型机持续均衡电流高达20A以上,在整个均衡电流范围内,均衡效率高达82~98%,控制电压差能力非常强大,例如,平均6mv的电压差即可实现1A的均衡电流;60mv的电压差时,均衡电流高达10A;当达到120mv的电压差时,均衡电流则高达20A;需要注意的是,这种高均衡电流通常不会发生,通常仅发生在接入初期,并且初始电压差异非常大的情况下,或者电池组的一致性很差并且处于放电末期。持续的时间通常都比较短,本设计内置保护机制,当设备温度过高时会自动限流直至关闭均衡功能。强大的均衡电流特别适合于各种大容量单体2V蓄电池组,高效控制电池组的一致性问题及其热失控难题非常显著。
2V电池均衡器模块均衡电流与均衡效率对照表
2V电池均衡器模块均衡电流与均衡效率对照图
样机受包装外壳空间的限制,最大连续均衡电流为20A,本设计均衡电流具有扩展性,增大PCB面积和散热器面积可以继续提高均衡电流,以满足特殊需要,如储能电站。
2V20A均衡电流样机
这种电池均衡技术同时支持充电均衡、放电均衡和静态均衡,是一种真正意义上的主动均衡,其特有的脉冲技术对容量衰减电池具有良好的修复作用,模块接入电池组的时间越早,均衡效果越好。这种电池均衡技术为以2V单体的蓄电池组的安全、高效管理带来了全新的管理理念,能最大限度地防止热失控的发生,也为此类电池的梯次利用和安全运行提供了切实可行的技术方案。