我最近完成了一個將我自己的私家車改裝為電動汽車 (EV) 的項目，作為一名工程師，我必須把它做好。
我收到的電池，只被告知它們來自保時捷 944 EV 轉(zhuǎn)換，可能有 200 個充電/放電周期。賣方對他的轉(zhuǎn)換表現(xiàn)不滿意。他主要將其歸因于一開始的汽車狀況不佳。如果沒有適當(dāng)安裝一切的預(yù)算，汽車的性能會導(dǎo)致平衡性差、操控性差和可能的安全風(fēng)險。因此，他擴大了自己的目標(biāo)，從頭開始設(shè)計一輛新車。他的電池不再適合他的新項目，但我當(dāng)然可以使用它們，而只需支付新電池成本的三分之一。作為一個簡單的小容量用戶，我無法獲得最好的鋰離子電池電池技術(shù)，如果選擇用過的電池，那么我不知道它們是否在同一個包或環(huán)境中使用。我必須使用我能負擔(dān)得起或得到的任何東西。我不知道串聯(lián)組成我的電池組的多個電池是否是在同一小時、一天、一周、一個月甚至一年制造的！但是我能夠找到用過的電池來節(jié)省大量費用——太好了，不能錯過。
如您所見，它們以不同的組合出現(xiàn)，因為它們分散在汽車周圍任何有空間的地方，包括引擎蓋下和后艙口。我不知道它們是什么時候購買的（一起或單獨購買），這些電池暴露在什么溫度下，它們是否被電池管理系統(tǒng) (BMS) 監(jiān)控和/或管理，或者它們是如何充電的。
通常，為原始設(shè)備制造商 (OEM) EV 使用而構(gòu)建的新電池組由匹配良好的電池制成，并在它們從電池生產(chǎn)線下線時直接組裝。這些電池將始終一起充電，一起使用并使用相同的算法進行管理。大多數(shù) OEM 應(yīng)用程序也具有某種熱管理功能，以確保電池組中的所有電池都處于盡可能平等的環(huán)境中。
通過引起電池阻抗的變化，溫度對電池性能的影響最大。如果對所有電池施加相同的負載，但某些電池處于不同的溫度，它們將受到電池材料的額外膨脹和收縮。這一切都導(dǎo)致了非常不同的老化特征。結(jié)果是電荷不匹配，因為它們的電池老化不同；很快就會出現(xiàn)容量不匹配的情況。如果不加以管理，整體電池組容量會受到最低電池電壓的限制，從而導(dǎo)致車輛續(xù)航里程減少。
基本電池組設(shè)計原則：
· 當(dāng)?shù)谝粋€電池充滿時，必須停止充電。
· 當(dāng)?shù)谝粋€電池變空時，必須停止放電。
· 弱cell比強cell衰老得更快。
· 最薄弱的電池最終會限制電池組的可用能量（最薄弱環(huán)節(jié)）。
· 電池組中的系統(tǒng)溫度梯度會削弱在較高平均溫度下運行的電池。
· 如果沒有平衡，在每個循環(huán)中，最弱和最強電池之間的電壓差都會增加。最終，一個電池將始終接近最大電壓，而另一個電池將始終接近最小電壓→阻止電池組充電或放電的能力。
由于這些電池永遠不會與它們最初的用途相匹配，而且因為我知道我的安裝需要它們承受不同的溫度，所以我必須提供電池平衡。
鋰離子電池主要有兩種失配；電荷失配和容量失配。當(dāng)相同容量的電池逐漸發(fā)散以包含不同數(shù)量的電荷時，就會發(fā)生電荷不匹配。當(dāng)具有不同初始容量的電池一起使用時，會發(fā)生容量不匹配。由于電池組通常與幾乎同時構(gòu)建的電池組裝在一起，工藝變化非常小，因此電池通常匹配良好，僅電荷不匹配更為常見。但是，如果電池組是由來源不明的電池組裝而成，或者構(gòu)建過程存在很大差異，則可能會出現(xiàn)容量不匹配的情況。
有兩種基本類型的電池平衡：被動平衡和主動平衡。以下是基本功能及其優(yōu)缺點的簡要列表：
被動平衡：
· 易于實施（硬件和軟件）
· 便宜的
· 減少電荷不匹配
· 小平衡電流（<1A）
· 產(chǎn)生熱量——消耗能量！
主動平衡：
· 更高的效率
· 增加可用容量
· 減少充電和容量不匹配的影響
· 更快的充電時間
· 充放電工作
· 大平衡電流（>1A）快速平衡大電池
· 更長的包裝壽命
· 混合/匹配新/舊模塊
· 可以在模塊內(nèi)使用不匹配的電池（提高產(chǎn)量）
· 主動平衡看起來像是要走的路！
我決定使用我能接觸到的最激進的 TI BMS。所有電池都將始終保持在毫伏范圍內(nèi)，以確保我始終從電池組中獲得最多。由TI EM1401EVM 板管理的電池使用所有 TI 部件來提供 5A 有源電池平衡（我設(shè)計的）。
系統(tǒng)的基本架構(gòu)，其中一個 BMS 板安裝在管理每個模塊或電池組的電池旁邊。
以下是車輛的主要規(guī)格：
· 51x160Ah Thundersky LiFePO4 電池，分布在車輛周圍的五個模塊中，如下所示：
· 引擎蓋下：一個 12 芯模塊和一個 6 芯模塊
· 后地板下（更換油箱和備用輪胎）：三個模塊，每個模塊 11 節(jié)
· ~170V 充滿電：27kWh
· 1000A水冷直流電機控制器
· ~150kW 全功率：~200hp，250ftlbs
· 2900磅整備重量
· ~80英里范圍
· 儀表組轉(zhuǎn)換為 Android ODROID 板和 7 英寸觸摸屏，顯示實時功率、電壓、電流和 Wh/mile
· 消耗的 Wh 為 ~250Wh/mile 至 ~325Wh/mile
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