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串联锂电池均衡充电方法

2018/07 百韧锂电池 阅读

串联锂电池是电池PACK组装过程中的一种常见现象,本文详细介绍串联锂电池保护电路图,串联锂电池均衡充电方法,串联锂电池均衡ic,锂电池可以并联吗?串联锂电池和并联的区别有那些等一系列串联锂电池问题。

一、串联锂电池均衡原理:

1、串联锂电池在电动汽车中为汽车提供动力的大功率锂电池组,为了保证整个电池组的容量,对电池进行均衡管理是必要的。

2、串联锂电池市场上各种各样的电池管理IC都提供了电压均衡管理功能,用户只需外接部分元器件就可以实现,但是遗憾的是,大多数电池管理IC采用的都是用电阻分流/耗电的方式来实现各个电池间的平衡。这种方式在小功率的电池组,比如笔记本,手持设备,或者电动自行车用电池都是可以接受的。但是对于上百安时的电池,将电量白白消耗掉实在是浪费,而且对于宣传“环保/节能”的电动汽车来讲,多少也有点说不过去。

3、串联锂电池在铅酸电池时代,对于电池组的均衡已经出现了各种各样的方式。下面主要是针对锂电池组,介绍几种可行的均衡方式。

4、串联锂电池电阻分流、耗能:这种方式是市面上最常见,也是最简单的方式。在09年的电动自行车展上展出的锂电池组用的保护板,也包括电动汽车用的保护板,它们的均衡方式都是用电阻实现的。原因也很简单:容易实现,没有更好的办法。其实也是成本最低的方式。

串联锂电池电路图如下:

串联锂电池电路均衡原理图

4、串联锂电池电路原理非常简单,控制器会实时监测各节电池的电压,如果发现某一节电压过高,并且达到了均衡开启的条件,该电池对应的开关就会打开,这时该电池对应的电阻上就会有电流流过。如果当时苏州锂电池PACK厂家将这个电池进行充电,那么流过电池的电流就会减少,该电池充电速度减慢,最终跟其它电池的电压相同;如果当时是在放电或者闲置,那么该电池的电量会在对应的电阻上消耗掉,最终电压下降,达到与其它电池相同的水平。当然了,均衡条件可以自己设定,也可以设定只在充电时执行均衡功能。

二、串联锂电池的优点有那些?

1、串联锂电池的最大的优点是:成本低,结构简单,容易实现。

2、串联锂电池对于没有研发能力的小公司,这也是现存唯一的方式。

3、串联锂电池的缺点也是同样明显:浪费能量,发热,而且均衡效率低,因为靠电阻消耗能量毕竟需要时间,在大功率电池组的情况下,这一点也不得不考虑。实际上,现在很多大公司做电动喷雾器锂电池组都会用到串联锂电池的方法,但是像一些国际类的公司已经实现了更高级的均衡方式,使得能量使用效率更高,均衡速度更快的方式。

三、串联锂电池均衡充电方法:

1、串联锂电池现在应用最广泛最简单的锂离子电池均衡方法,当然其它各种均衡方法也一直存在,只不过因为大容量锂电池一直没有推广,而且很多厂家没有实力来产品化这些技术,所以锂电市场上很少见,幸运的是,PACK电池厂家已经将其中一种主动平衡方式集成到专用IC中,虽然使用CPU也可以实现,但是软件的可靠性毕竟不如硬件,而且这样产品化就变得简单了。

串联锂电池均衡充电方法示意图

2、当V3高于V2时,P3S端连接的IC管脚输出PWM。在PWM OFF时,Q1导通,V3通过Q1与电感构成回路(如图红线所示)。消耗V3的电力,这时电感内电流上升,能量储存在电感内。在PWM ON时,Q1截止,此时V2通过Q2内的二极管与电感凑成续流回路(如图蓝线所示)。此时储存在电感内的电流下降,能量转移至V2。至此,能量由V3转移至V2的过程完成,知道两者电压相等时PWM关闭。

3、串联锂电池对于PWM频率,占空比,电感容量的选择,三者是相互关联的。Ti的IC推荐频率是200kHz,这样可以减小电感,从而降低成本。

串联锂电池均衡波形示意图

4、串联锂电池需要的PWM数量是2×(n-1),n是电池数量。相对还是比较多的。而且能量转移只能从一节电池转移到与它相邻的电池。如果电池数量多的话,控制算法还是相当复杂的,那么关键问题只是成本而已。

5、串联锂电池如果使用bq78PL114+BQ76PL102,最多可以管理8节电池。如果电动汽车需要80节,那么需要10个这样的电池组分别管理,这样的话,成本又增加了。所以这款IC应该是针对手持设备锂电池包,12.8V锂电池组,或者笔记本电池,或者电动自行车电池比较合适。

四、串联锂电池和并联锂电池的区别有那些?

1、串联锂电池它的电压是每个子电池电压的总和,输出的功率(也即串联后的电量)与单个电池最弱的容量相关。

2、并联电池的电压是每个子电池电压的最大值,输出的电量是电池组最弱子电池的N倍(N为子电池的数量)。

电池之家PACK电池网做的带均衡的锂电池包

3、因为不论串联,还是并联电池组的输出电量都与电池组中的最些弱电池有关,所以要求电池组中要选用新旧程度和性能近可能相同的子电池,不然上海百韧做的电池组中的性能好的(或新的)子电池就要对弱的子电池做功,从而减少了整个电池组的效能,也不利最好子电池的寿命。

来源:网络