鋰電池組均衡充電方法與鋰電池組充電均衡原理
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2020-01-06 09:34
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均衡是解決電池單體差異性的關(guān)鍵技術(shù)，針對(duì)鋰電池成組使用，各節(jié)鋰電池均要求充電過電壓、放電欠電壓、過流、短路的保護(hù)，充電過程中要實(shí)現(xiàn)整組電池均衡充電的問題，本文就介紹一下鋰電池組均衡充電方法及充電均衡原理。
什么是充電均衡?
充電均衡，簡(jiǎn)稱均充，是均衡電池特性的充電，是指在電池的使用過程中，由于電池的個(gè)體差異、溫度差異等原因造成電池端電壓不平衡，為了避免這種不平衡趨勢(shì)的惡化，需要提高電池組的充電電壓，對(duì)電池進(jìn)行活化充電，以達(dá)到均衡鋰電池組中各個(gè)電池特性，延長(zhǎng)電池壽命的維護(hù)方法。
常用的均衡充電技術(shù)包括恒定分流電阻均衡充電、通斷分流電阻均衡充電、平均電池電壓均衡充電、開關(guān)電容均衡充電、降壓型變換器均衡充電、電感均衡充電等。成組的鋰電池串聯(lián)充電時(shí)，應(yīng)保證每節(jié)電池均衡充電，否則使用過程中會(huì)影響整組電池的性能和壽命。而現(xiàn)有的單節(jié)鋰電池保護(hù)芯片均不含均衡充電控制功能，多節(jié)鋰電池保護(hù)芯片均衡充電控制功能需要外接CPU;通過和保護(hù)芯片的串行通訊來實(shí)現(xiàn)，加大了保護(hù)電路的復(fù)雜程度和設(shè)計(jì)難度、降低了系統(tǒng)的效率和可靠性、增加了功耗。
鋰電池組均衡充電方法
在鋰電池組生產(chǎn)完成存放時(shí)間比較長(zhǎng)的情況下，由于保護(hù)板各路靜態(tài)功耗的不同和各個(gè)電芯的自放電率不同，形成整組電池各串電池的電壓不一致。均衡對(duì)鋰電池組有均衡電壓的功能，從而能達(dá)到電池組容量的滿充、滿放的功效，使電池組發(fā)揮最大的功效。
常用的鋰電池組均衡充電技術(shù)包括恒定分流電阻均衡充電、通斷分流電阻均衡充電、平均電池電壓均衡充電、開關(guān)電容均衡充電、降壓型變換器均衡充電、電感均衡充電等。成組的鋰電池租串聯(lián)充電時(shí)，應(yīng)保證每節(jié)電池均衡充電，否則使用過程中會(huì)影響整組電池的性能和壽命。
1、在鋰電池組的各單體電池上附加一個(gè)并聯(lián)均衡電路,以達(dá)到分流的作用。在這種模式下,當(dāng)某個(gè)電池首先達(dá)到滿充時(shí)，均衡裝置能阻止其過充并將多余的能量轉(zhuǎn)化成熱能，繼續(xù)對(duì)未充滿的電池充電。該方法簡(jiǎn)單，但會(huì)帶來能量的損耗，不適合快充系統(tǒng)。
2、在充電前對(duì)每個(gè)單體逐一通過同一負(fù)載放電至同一水平,然后再進(jìn)行恒流充電,以此保證各個(gè)單體之間較為準(zhǔn)確的均衡狀態(tài)。但對(duì)蓄電池組，由于個(gè)體間的物理差異，各單體深度放電后難以達(dá)到完全一致的理想效果。即使放電后達(dá)到同一效果，在充電過程中也會(huì)出現(xiàn)新的不均衡現(xiàn)象。
3、定時(shí)、定序、單獨(dú)對(duì)鋰電池組中的單體電池進(jìn)行檢測(cè)及均勻充電。在對(duì)鋰電池組進(jìn)行充電時(shí)，能保證電池組中的每一個(gè)鋰電池不會(huì)發(fā)生過充電或過放電的情況，因而就保證了鋰電池組中的每個(gè)電池均處于正常的工作狀態(tài)。
4、運(yùn)用分時(shí)原理，通過開關(guān)組件的控制和切換，使額外的電流流入電壓相對(duì)較低的電池中以達(dá)到均衡充電的目的。該方法效率比較高，但控制比較復(fù)雜。
5、以各電池的電壓參數(shù)為均衡對(duì)象，使各電池的電壓恢復(fù)一致。均衡充電時(shí)，電容通過控制開關(guān)交替地與相鄰的兩個(gè)電池連接，接受高電壓電池的充電，再向低電壓電池放電，直到兩電池的電壓趨于一致。該種均衡方法較好的解決了電池組電壓不平衡的問題，但該方法主要用在電池?cái)?shù)量較少的場(chǎng)合。
6、整個(gè)系統(tǒng)由單片機(jī)控制，單體電池都有獨(dú)立的一套模塊。模塊根據(jù)設(shè)定程序，對(duì)各單體電池分別進(jìn)行充電管理，充電完成后自動(dòng)斷開。該方法比較簡(jiǎn)單，但在單體電池?cái)?shù)多時(shí)會(huì)使成本大大增加，也不利于系統(tǒng)體積的減小。
鋰電池組充電均衡原理
單節(jié)鋰電池保護(hù)芯片數(shù)目依據(jù)鋰電池組電池?cái)?shù)目確定，串聯(lián)使用，分別對(duì)所對(duì)應(yīng)單節(jié)鋰電池的充放電、過流、短路狀態(tài)進(jìn)行保護(hù)。
