电池组连接方式的分析研究.doc

电池组连接方式的分析研究车兆华（海航神鹿新能源控股有限公司 天津 300051）一、先并后串式连接方式以下是钜大电池（东莞）有限公司生产的组合电池电池组型号：18650 25.6v 7500mAh 内阻：150m单体电池：18650 3.2V1500mAh 内阻：93.75 m5并8串实物图由40个18650单体电池通过串并联组成25.6v 7500mAh的电池组，电池组接线方式如左，电池管理系统对8组电池组（由5个单体电池并联组成）进行管理。电池管理系统把5个单体电池并联成的电池组看作为一个电池。至于这个电池组内的5个单体电池如何在充放电时达到均衡？哪个电池先充满电？哪个电池先放完电？电池管理系统是无法知晓并控制的。而这种连接方式要求电池管理系统对每一个单体电池进行管理也是不可能达到的，因为电池组的5个电池是并在一起的，无法对每个进行单独测量。这种先并后串式的连接方式存在的一个最大的问题就是当某一个单体电池发生故障造成内部短路时，这个故障电池所在的电池组的其余4个电池就会对这个故障电池进行放电，其放电电流I=3.2V93.75 m4=136.5A。这么大的电流就有可能瞬时烧毁电池引发火灾。而当某一个单体电池发生断路时，只表现为少一个电池参加工作，此时电池组容量有所减少，但还是可以正常工作的。这种连接方式是一种不可取的连接方式，使用中，甚至在外部电路断开时也有可能因某个单体电池发生内部短路而引发火灾，一旦发生事故将造成不可挽回的损失。二、先串后并式连接方式先串后并式连接方式的接线图如左所示，同样由40个18650单体电池通过串并联组成25.6v 7500mAh的电池组；这种连接方式在安装电池管理系统时可以对每个单体电池进行管理，如左图所示进行连接，但是这种电池管理系统十分复杂，而且成本要比5并8串连接方式的电池管理系统的成本要增加5倍。如果考虑降低电池管理系统的成本，可以采用另外一种连接方式：将4个串联在一起的电池看作一个电池，电池管理系统只对4个串在一起的电池组进行管理，这样的话电池管理系统的成本就会大大降低，如下图所示：在这种连接方式下，如果当某一个单体电池发生故障造成内部短路时会产生什么状况呢？假设第一组电池组有一个单体电池短路，这个故障电池电压为0，内阻为0，第一组电池组就变为7个电池串联，其电压为3.2V7=22.4V，内阻为93.757=658.25 m，其余四组电池电压为25.6V，这时其余四组电池就会向第一组电池组进行充电，起始充电电流为（25.6V-22.4V）（658.25 m+93.75 m84）=3.2V（658.25 m+187.5 m）=3.78A。随着充电时间的增加，第一组电池组的电压也逐渐升高，其余电池组的电压逐渐下降，当第一组电池组的电压与其它电池组的电压相等时充电结束，这时总体电压也有所下降。这种故障不会象先并后串式的连接方式那样发生燃烧。而当某一个单体电池发生断路时，这个电池所在的电池组就处于开路状态，变为四个电池组并联，总电池组容量有所减少，电池组还能正常工作。这种先串后并的连接方式可以彻底避免因电池故障造成的火灾事故，是唯一可取的电池组连接方式。以上只是对40个单体电池组成的电池组进行分析。如果是用在纯电动城市客车上的电池组，就需要几万个单体电池进行组合。这种情况下要用先串后并的连接方式进行连接的话，电池管理系统可以对每一个单体电池进行管理，但需要引出几万根线到电池管理系统，实际上是不可行的，只能对多个单体电池串联成的小电池组进行管理。而用先并后串的连接方式进行连接的话电池管理系统只是对多个单体电池并联在一起的小电池组进行管理，无法对每个单体电池进行管理。而且先并后串的连接方式又无法避免因单体电池内部短路造成的