鋰電池組充電主動平衡和被動平衡的解決方案
來源：寶鄂實業(yè)
2019-12-19 09:09
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鋰電池組充電平衡法
1.傳統(tǒng)的被動方法：在一般的鋰電池管理系統(tǒng)中，每個電池單元都通過一個開關(guān)連接到一個負載電阻。這種被動電路可以對個別被選中的單元放電。但該方法只適用于在充電模式下抑制最強電池單元的電壓攀升。為限制功耗，此類電路一般只允許以100mA左右的小電流放電，從而導(dǎo)致充電平衡耗時可高達幾小時。
2.主動平衡法：相關(guān)資料中有很多種主動平衡法，均需要一個用于轉(zhuǎn)移能量的存儲元件。如果用電容來做存儲元件，將其與所有電池單元相連就需要龐大的開關(guān)陣列。更有效的方法是將能量存儲在一個磁場中。該電路中的關(guān)鍵元件是一個變壓器。
鋰電池被動平衡
鋰電池被動平衡是針對鋰電池充電狀態(tài)而言的。它的前提是，在對鋰電池組充電前，電池組內(nèi)的每個小電池存有不同的殘余電荷，這種不同是由電池的不同性能參數(shù)決定的，由于每一個電池這種性能上的不同，有部分電池在電流沖動下會因為自己的“弱勢”而過充，形成過壓。過壓是對鋰電池的最大傷害，它會造成鋰電池組的嚴重受損乃至無法再次使用。
被動平衡的方法是：在充電時，可以將導(dǎo)致小電池電壓迅速高漲的電流分流到旁路電阻。將不需要的充電電流分流至電阻，以便讓電阻耗散這些電流，就可以避免電池的過充電。被動平衡的這一功率耗散功能可以將電池分流出來的電流限定在某一范圍內(nèi)，從而使所有的小電池都充滿電。
被動平衡方法的不足是：因為以功率耗散為手段，使一部分平衡電流表現(xiàn)為熱量，這樣就使得鋰電池組的充電效率大打折扣，加大了制造鋰電池的成本。另外，它也不能解決鋰電池組在放電和擱置狀態(tài)時的電量失衡問題，因而，如果想達到被動平衡的終極目的——鋰電池組充放電的全面平衡還需要采取進一步的措施，但這都會加大鋰電池組制造成本。
鋰電池組充電主動平衡法的解決方案
主動平衡拋棄了被動平衡消耗電流的方法，改成了傳送電流的方法。負責電荷傳送的設(shè)備是一種電源轉(zhuǎn)換器，這種設(shè)備使鋰電池組內(nèi)的小電池無論是在充電、放電還是閑置狀態(tài)都能傳送電荷，從而使小電池之間可經(jīng)常保持動態(tài)平衡。
由于主動平衡方法的電荷傳送效率極高，因此，可以提供較高的平衡電流，這意味著，這種方法在鋰電池組充電、放電和閑置時的平衡能力更強。
1、快速充電能力強：主動平衡功能可以使鋰電池組內(nèi)各小電池更快地達到平衡，所以，快速充電的安全性更高，適宜于更大電流的高倍率充電方式。
2、閑置時：即使各個小電池已達到了充電時的平衡狀態(tài)，但由于溫度梯度不同，有的小電池內(nèi)部溫度高些，有的小電池內(nèi)部低些，也會令每個小電池的內(nèi)部漏電速度不同，試驗數(shù)據(jù)顯示，電池每升高10℃，漏電率便上升一倍，主動平衡功能可確保閑置鋰電池組內(nèi)的小電池“不斷”地重新獲得平衡，這有利于電池組內(nèi)儲存的電量能被充分利用，使電池組工作能力結(jié)束時，單個的小鋰電池殘余電量最小。
3、放電時：沒有放電能力達到100%的鋰電池組，這是因為，一組鋰電池工作能力的結(jié)束是由某一個最先放完電的小鋰電池決定的，并不能保證所有的小鋰電池能同時達到放完電量。相反，會有個別的小鋰電池保持有未用的殘余電能。通過主動平衡方法，鋰電池組在放電時，內(nèi)部的大容量鋰電池會將電能分配給小容量鋰電池，因此，小容量鋰電池也可以充分放電，而且，電池組內(nèi)不會有殘余的電能留下，具備主動平衡功能的電池組擁有較大的實際儲電量(即，可以釋放出更接近于標稱容量的電能)。
