锂电池组均衡充电有效改善电池一致性问题

来源：3499拉斯维加斯  日期：2019-03-22 11:20  浏览量：次

　　锂电池组均衡充电有效改善电池一致性问题。动力锂电池成组使用，各节锂电池均要求充电过电压、放电欠电压、过流、短路的保护，充电过程中要实现整组电池均衡充电的问题。经过实验证明，锂电池组均衡充电管理电路能有效改善电池组充电的一致性，提高锂电池组工作性能，延长使用寿命。

　　锂电池组均衡充电有效改善电池一致性问题

　　作为一种新型动力技术，锂电池组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。

　　为了解决动力锂电池组使用中的一致性问题，本文提出了一种均衡充电管理电路的实现方案。首先分析了单体锂电池的特性；然后在比较各种均衡充电理论的基础上，选择部分分流法作为设计思路，进行具体电路设计。多次锂电池组充放电实验表明，该均衡充电管理电路能有效改善锂电池组充电的一致性，提高电池组工作性能，延长使用寿命。

　　由于电池性能不一致的问题，使得成组电池在利用率、使用寿命、安全性等方面的性能远不及单体电池。具有高效均衡管理功能的锂电池管理系统能够大幅提高动力电池组的整体性能、有效的延长锂电池组的使用寿命、大大降低整车的使用和维护成本。为安全、高效、实用的电动汽车的推广提供技术保障。

　　目前，锂电池管理系统在电池在线监测、状态评估、充电管理、数据通信、控制策略等方面都取得了一定进步。

　　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。

　　锂电池组均衡充电方案

　　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。

　　由于直流内阻、极化电压、最大可用容量为电池的特定参数，在一次或连续的几次充放电过程中基本不发生变化，所以锂电池组的均衡主要通过调整各单体电池的SOC来实现。经研究，以SOC作为均衡的参考对象，均衡对象相对固定，充分利用均衡时间，提高均衡利用率来降低均衡电流容量。

　　以电池的SOC为控制对象，通过对单体电池充放电的方式来缩小电池之间SOC的差别。首先需要确定均衡目标，通常为了提高均衡的效率以及充分发挥充放电均衡的优势，将该目标设定为锂电池组的平均荷电状态值(SOC)。并同样设置均衡控制带(dSOC)来防止均衡的波动，对于SOC偏高的单体进行放电均衡，反之则进行充电均衡。

　　常用的锂电池组均衡充电技术包括恒定分流电阻均衡充电、通断分流电阻均衡充电、平均电池电压均衡充电、开关电容均衡充电、降压型变换器均衡充电、电感均衡充电等。成组的锂电池串联充电时，应保证每节电池均衡充电，否则使用过程中会影响整组电池的性能和寿命。

　　总结：采用单节锂电池保护芯片设计实现了多节锂电池串联的电池组保护板，除可完成必要的过电压、欠电压、过电流和短路保护功能外，还可以实现均衡充电功能。是电池技术的又一大重要突破。