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一种基于锂电池组均衡充电管理电源电路设计

DJOB电池人才网发布时间:2014-08-29浏览次数:438文章来源:电池网

随着国际原油价格飞涨,各种新型能源的研究成为公众关注的焦点。电能作为动力能源已经在各种车辆上得到广泛应用。锂电池以具有较高的能量质量比和能量体积比,无记忆效应,可重复充电次数多,使用寿命较长等优点成为动力电能的首选。

  作为一种新型动力技术,锂电池在使用中必须串联才能达到使用电压的需求,单体性能的参差不齐并不全缘于电池生产技术问题,即使每只电池出厂时电压,内阻完全一致,使用一段时间以后,也会产生差异,这使得解决动力电池充电技术问题成为迫切需要解决的技术问题。本设计在充分考虑工业成本控制和稳定性要求的基础上,采用能耗型部分分流法对动力锂电池充电进行均衡管理,改善了电池组充电的不平衡性,提高了工作性能。

  锂电池组充电方案选择

  1、单节锂电池充电要求

  对单节锂离子电池的充电要求( GB/ T18287 -2000) 首先是恒流充电,即电流一定,而电池电压随着充电过程逐步升高,当电池端电压达到4. 2 V (4. 1V) ,改恒流充电为恒压充电,即电压一定,电流根据电芯的饱和程度,随着充电过程的继续逐步减小,当减小到10 mA 时,认为充电终止,充电曲线如图1 所示。

  2、锂电池组充电特性

  在动力电池组中由于各单体电池之间存在不一致性。连续的充放电循环导致的差异,将使某些单体电池的容量加速衰减,串联电池组的容量是由单体电池的最小容量决定的,因此这些差异将使电池组的使用寿命缩短。造成这种不平衡的主要原因有:

  ●电池制作过程中,由于工艺等原因,同批次电池的容量、内阻等存在差异;

  ●电池自放电率的不同,经长时间积累,造成电池容量的差异;

  ●电池使用过程中,使用环境如温度、电路板的差异,导致电池容量的不平衡。

  3、充电方案选择

  为了减小不平衡性对锂电池组的影响,在充电过程中,要使用均衡电路。

  目前对于锂电池组进行均衡管理的方案主要有2种,能耗型和回馈型。能耗型是指给各个单体电池提供并联支路,将电压过高的单体电池通过分流转移电能达到均衡目的。回馈型是指通过能量转换器将单体之间的偏差能量馈送回电池组或电池组中的某些单体。

  理论上,当忽略转换效率时,回馈不消耗能量,可实现动态均衡。但由于回馈型设计控制方法复杂,制造成本较高,本充电器采用能耗型设计。

标签: 电池
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