解密比亞迪電池管理系統(tǒng)

首先我們來談?wù)勌坪颓氐碾姵?，型號?yīng)該是相同的，只是秦的電池組電芯數(shù)量比較少，容量13度，唐的比較多，18度。單個的電芯都是比亞迪自己制造的磷酸鐵鋰離子電池，額定電壓3.2V，容量26AH。為何不是最近比較火的三元鋰離子電池呢？原因如下圖：

磷酸鐵鋰離子電池擁有更好的壽命、安全性，更適合插電式混動車的用車情況。

電池單體搭臺是這個樣子的，但是這個應(yīng)該是大巴上的，因為電儲量高達120AH，咱們的只有26AH，不過大致上是相同的，都是長方體。

唐的電池組位于底盤中部，體積和重量都比較大。放在底盤的好處是降低了整車重心，同時不影響后備箱空間。缺點嘛，對放水和防磕碰要求比較高，日常使用要注意這塊不要浸水，不要磕碰。

這是秦的電池組，位于后座以后，后備箱之前。優(yōu)點：放水防磕碰性能都很好，缺點：重心比較高，影響后備箱空間，和唐正好是相對的~

連接方式為串聯(lián)（全部電芯串聯(lián)），串聯(lián)的電池如下圖，形象一點說，就是類似于我們以前用過的手電筒，幾個電池頭尾相接。

這種連接方式，每個電芯放電的時候使用同樣的電流對外放電，充電的時候同樣的電流充電，在不借助均衡系統(tǒng)的情況下，無法對單個電芯進行充放電。

而且，當一個電芯充滿時，就要停止對整個電池組的充電，不然這個電芯會過充損壞，而一個電芯放空的時候，整個電池組就要停止放電，不然這個電芯會過放損壞。

還記得手電筒有什么要求么？對了，新舊電池不能混用，也就是說有電和沒電的電池不能混用?；氐教坪颓氐碾姵亟M，上邊是個示意圖，選取了幾個電芯。正常情況下，他們的存電量應(yīng)該是完全相同的，一起充滿，一起放空，假如一直這樣循環(huán)，那么就不會出現(xiàn)文章之初的各種問題了。

事實上，電池組使用一段時間以后，就會出現(xiàn)各個電芯存電量出現(xiàn)差異的情況，出現(xiàn)差異的原因有很多，比如電池本身容量就不一致，或者內(nèi)阻不一致，工作溫度不一致等，都會導致放電容量出現(xiàn)差異。當各個電芯存電量不一致，就會出現(xiàn)下圖的情況：

表面上看，只是有一個電芯損失了一點電量，一共有那么多電芯，應(yīng)該不會有什么影響吧？我們繼續(xù)往下看，這個電池組放電的時候，會發(fā)生什么：

整個電池組釋放了80%的電量，而這時候，原本不滿的電池已經(jīng)空了，這時候電池組就要停止放電。假如這個電池組的存電量是10度，那么在充滿的情況下，這個不均衡的電池組放電80%也就是8度就已經(jīng)無法放電了，表面上看只有5%的電量缺失，卻導致20%的容量無法使用。這還是只有4個電芯比較的情況下，假如是200多個，可想而知影響有多大。

那么一旦出現(xiàn)了不均衡，怎么辦呢？這就要用到電池管理系統(tǒng)的均衡模塊。唐和秦的均衡模塊采用的是被動均衡方式，也就是說，通過旁路電阻給電壓較高的電芯放電，使其達到和其他電芯相同的電壓。也就是這樣：

每個電芯都有一個由電池管理系統(tǒng)單獨控制的電阻，當要的時候，接通這個電阻的電路，給電芯放電。通過經(jīng)過一定的時間，這個不均衡的電池組就變成了這樣：

電芯電容量一致了，再充電就可以都充滿，放電都放空，一切恢復正常，容量回來了，續(xù)航也回來了！聽起來很美，是吧？那為何很多車就是達不到這個效果呢？

首先，這個放電的過程非常緩慢！充電過程的話電流可以達到10A以上（10000ma），而這個放電呢？據(jù)了解，這個放電電阻允許的最大電流是30ma~在均衡系統(tǒng)一直處于最佳均衡狀態(tài)的情況下，均衡一度電的差異，也要100小時左右！

其次，均衡系統(tǒng)不是一直工作在最佳狀態(tài)下的。要有一個好的工作狀態(tài)，系統(tǒng)要了解哪個電芯是要被放電的，要放多少電。而這個過程不是任意電量都可以完成的。

這是一個磷酸鐵鋰離子電池放電的曲線圖?？梢钥吹剑?5%電量以上的時候，電壓的差異是非常小的。這時候要找到哪個電芯要放電，放多少，是非常困難甚至不可能的。

所以，要讓均衡系統(tǒng)處于高效工作狀態(tài)，就要實時的把電池用到15%以下。然后充滿電，讓車進入均衡狀態(tài)，這時候的均衡效率是最高的，除非用車，不然建議等到均衡結(jié)束（也就是說儀表盤完全熄滅）。在電池組不均衡的情況下，一次均衡大概要20小時左右，大家可以按照自己的電池組缺少電量來計算要多少個循環(huán)。

這也就引申出了另一個問題：在均衡結(jié)束以后，略微用一點電，然后充滿，車輛會再次進入均衡狀態(tài)，這個時間，應(yīng)不應(yīng)該計入有效均衡？根據(jù)樓主的相關(guān)經(jīng)驗，這個均衡幾乎是無效的。

因為唐和秦的電池組不均衡，絕大多數(shù)是某一兩個電芯電壓過低，要對另外的大量電芯進行放電。而在低電量時，可以正確的標記剩余電芯，高電量下，系統(tǒng)只會標記充滿時電壓最高的一個電芯，是一個，可想而知效率是怎么樣的了，幾乎可以忽略不計。

下面講一下，什么樣的電池是沒問題的，什么樣的是有問題的。這里，借用了14款秦的DCT軟件電池監(jiān)控模塊來展示數(shù)據(jù)。唐不支持這個，但是電池組的原理是相同的。

很多人去檢查電池的時候，發(fā)現(xiàn)自己最低電壓電芯只有2.6-2.8V，感覺這個電芯有問題，進而要求4S店更換，4S套用廠家的表格，給出正常的答復，客戶就會感覺廠家在敷衍。

其實，單個電芯電壓較低是正常的。最理想的狀況是5%電量是所有電壓電芯均低于3V，這樣電池組所有的電量都被釋放，當然，這樣的電池組幾乎是不存在的，它要求所有電芯的一致性非常非常好。

一般來說，判斷電池組狀況較好的依據(jù)是在5%的情況下，最低電芯電壓低于3V，而最高電壓電芯電壓低于3.15V（放電到5%的瞬間電壓即可，存放一會兒以后電壓會回升，不比等回升）。

更換電池廠家有自己的標準，假如滿足更換的條件，可以選擇更換，但是樓主更建議先使用正確的均衡方法均衡100小時，假如效果不明顯再換。因為更換完的電芯和原來已經(jīng)有所衰減的電芯是很難匹配一致的。下面是樓主的車均衡情況的完全記錄：

車在均衡前，電表顯示充入8.5度，純電里程黃金右腳勉強55KM，有三組電池有問題，去過4S店，檢測表示可以更換，但是樓主沒有換，而是堅持均衡。

可見，隨著時間的不斷累計，車最高電壓電芯的電壓一直穩(wěn)步下降，240小時的均衡時間從3.247V降低到3.111V。存電量從電表8.5度提升到電表11.5度，電池組的電量得到了有效的恢復。（額，你說為何不是13度，是11.5，14款秦11.5度已經(jīng)是很好的成績了，幾乎沒有14款秦車主電表可以超過12度，別問為何，我的車提車電池組標記就是12度，用了兩年了，有些自然衰減）而在最近一次的測試中，最高電壓電芯的電壓已經(jīng)低于3.1V，均衡狀況非常好。

根據(jù)樓主和e車會夏哥的相關(guān)經(jīng)驗，唐和秦的電池均衡邏輯大概是這樣的：

首先，系統(tǒng)會在電量較低（關(guān)于15%）和較高（充滿斷電的時候）標記要放電的電池和要放電的時間，而這兩種標記方式，明顯在電量較低時的標記更加有效，效率高得多。

然后，在合適的時候---目前了解的有車通電的時候和充滿電以后（儀表盤轉(zhuǎn)入有背光顯示紅插頭，但是未熄滅背光的時候）通過電池管理系統(tǒng)對要放電的電芯進行放電。等達到標記的時間后，斷開均衡系統(tǒng)，本次均衡結(jié)束。到下次條件成熟再次標記，再次放電均衡，如此循環(huán)。而這個均衡過程分為組內(nèi)均衡和組間均衡，即每個電池組內(nèi)部均衡電壓，不同電池組之間也要均衡。這個過程目前沒有搞明白具體的邏輯，但是關(guān)于用戶來說，只要了解整體的均衡邏輯即可。

這是樓主的車最近用到5%的情況，樓主用這次做了一次均衡實驗。目的是檢驗均衡系統(tǒng)放電的邏輯。在中間電量，各個電芯的電壓差很小，所以這時候的標記會影響效率，想要更好的均衡，還是用到低電量吧！

5%的時候電壓差有0.15V，而43%的時候只有0.008V左右。

這是即將充滿電時電池組的情況（可見樓主的車96%跳滿，因為現(xiàn)在馬上就滿了）。唐和秦充電的截止電壓應(yīng)該都在3.7V左右，有電芯超過3.7V則馬上停止充電，樓主這個照片拍完的瞬間，就停止充電了。可以看到這個電池組，最低電壓電芯的電壓也超過3.52V，可見這臺車的均衡狀態(tài)非常不錯。

這是充滿后均衡完畢以后，放置幾小時以后的電壓。

這是進行完一次完整均衡后，用到5%的情況?？梢娫瓉砀鹘M電壓最低的電芯基本都沒有出現(xiàn)在這次的表格中。最低電壓電芯編號的變化，代表均衡系統(tǒng)很好的完成了他們的任務(wù)：通過給其他電芯放電，再一起充電，抬高最低電壓電芯的電壓。

電池電量：目前是21.8AH，不太到11度電。出廠的時候是24，12度電，但是92%就跳滿，2年時間，基本沒怎么衰減，還是不錯的。當然，不夠13度也有點糾結(jié)，還好續(xù)航溫度合適的情況下70KM無壓力。

而此前討論比較多的有關(guān)預(yù)約充電均衡的問題，通過夏哥的探索，已經(jīng)基本弄明白邏輯。

結(jié)論大致是：預(yù)約充電沒有涓流充電的功能，無法對電池組進行充電。而均衡系統(tǒng)這個時候是啟動的，但是運行效率非常低，只能對1-2個電芯進行放電，效果幾乎可以忽略不計。預(yù)約充電還是使用波谷電價的時候用的，試圖使用預(yù)約來提高均衡時間是不科學的。

前邊我們介紹了下電池組工作方式、均衡系統(tǒng)工作邏輯、如何判斷電池組狀態(tài)。下邊我們來說一下小伙伴們共同總結(jié)的合理均衡方式：

1，正常用車，到電池組較低電量（推薦20%以下，10%以上）

2，插槍充電，到充電結(jié)束不要斷電，讓均衡系統(tǒng)充分均衡至儀表盤全黑（假如用車的話可以開走，前邊均衡的小時數(shù)依然有效）

3，完成后正常用車。

這樣算是一個循環(huán)，均衡的時間都是有效均衡，剩下的就是積累足夠的時間。像樓主的車，累計均衡超過200小時才達到比較完善的效果。

以上我們談到的均衡，都是建立在電芯沒問題的情況下。假如某個電芯有問題，實際容量降低了，那么無論均衡系統(tǒng)如何努力，都是無濟于事的。那么如何判斷電芯問題呢？

均衡問題導致的電壓不一致，是5%的時候最低電壓電芯和100%時最低電壓電芯是同一個。而電芯問題導致的是5%的時候最低電壓電芯在100%的時候反而電壓較高甚至最高了，假如你的電池組是這樣的情況，那么沒別的辦法，換掉有問題的電芯吧！

最后，解答一下文章開頭的幾個問題。

充電量不足、純電續(xù)航里程不足：電池組均衡有問題或某個電芯有問題，解決方法為首先判斷是哪種情況，相應(yīng)的處理意見前文中已經(jīng)介紹了。

充電跳電：即電池組在充電時在某個百分比（比如96%），不經(jīng)過后邊的百分比直接達到100%。原因是系統(tǒng)關(guān)于電池組容量的標記大于實際上電池組的容量。

在充電到這個百分比時，已經(jīng)有電芯的電壓達到終止充電的電壓。所以系統(tǒng)停止充電，同時認定此時電量為100%，造成此問題的原因也是充電量不足。

電量較低時電量下降飛快：因為磷酸鐵鋰離子電池的放電特點，在中間很長的平臺電壓變化很低，系統(tǒng)只能估測剩余電量。而當電芯剩余電量到達15%（此時對應(yīng)電芯電壓大約在3.18V）時，電壓會突然下降。

唐和秦的電池管理系統(tǒng)會在有電芯到達此電壓時，重新預(yù)估電池組剩余電量，假如此時剩余電量顯示為30%，而系統(tǒng)重新估測后認為只有15%，那么，管理系統(tǒng)會提高儀表顯示的電量下降速度，造成的結(jié)果就是原來1%可以跑800米，而此時只能跑400米。