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新能源汽车专业英语
1.12.2.3 4.2.3 故障和安全保护
4.2.3 故障和安全保护

图4-7(a)中的电路可以在充电期间用来均衡电池组单位,并且在充电或放电期间隔离故障单体。每个单体都与两个晶体管相关联,这些晶体管是典型的低通电阻MOSFET,具有毫欧等级的内阻。

在正常运行时,并联的晶体管关断,串联的电阻导通,如图4-7(b)所示。在故障情况下,假设B1(图4-7(c)中的B1)出现故障,与故障单位并联的晶体管T1P导通,与故障单位串联的晶体管T1S关断。

图4-7 PHEV中管理电池组的平衡和隔离电路

(a)结构图;(b)正常运行;(c)B1出现故障或绕开

在充电期间,使用同一个电路可以进行均衡。当B1充满电时,T1P导通,T1S关断,所有的充电电流通过旁路晶体管T1P。这更适合充电电流恒定的情况,因为当一个单位从电池组中去除时,总电池组电压就减小了一个单位电压,因此,充电电压要做相应的调整。

这种电路的优点是在均衡期间不消耗能量(晶体管损耗除外),并且在使用电池组期间可以隔离故障电池。缺点是在电流很大时,串联的晶体管损耗会很大。因此,这种设计不适合大功率应用。例如,如果MOSFET在200A时的电压是0.2 V,导通内阻RDS_ON=0.001 Ω,价值2美元,则单个晶体管上的损耗将是2002×0.001=40(W)。对于具有100串单体的电池组来说,损耗最高时将达到4 kW。然而,当电流减小到60 A时,由晶体管引起的电池组损耗将仅有360 W。然而,假设每个单位电压的额定值是4 V,此时电池组只能供应24 kW的功率。

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最根本的问题是电池组中不同的电池将得到相同的充电电流并持续相同的时间长度(它们是串联的,否则不会这样),但各个电池具有不同的容量,且在开始时具有不同的残余电量,因此不同的电池几乎肯定需要稍微多些或少些的电流/充电时间。随着电池组长度的增加,问题会更严重。