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鋰電池組均衡充電和并聯(lián)均衡充電方法

來(lái)源:存能電氣  日期:2019-05-21 09:57  瀏覽量:

  鋰電池組均衡充電和并聯(lián)均衡充電方法。均衡是解決鋰電池組單體差異性的關(guān)鍵技術(shù)。本文針對(duì)動(dòng)力鋰電池成組使用,各節(jié)鋰電池均要求充電過(guò)電壓、放電欠電壓、過(guò)流、短路的保護(hù),充電過(guò)程中要實(shí)現(xiàn)整組電池均衡充電的問(wèn)題,對(duì)任意串聯(lián)數(shù)的成組鋰電池進(jìn)行保護(hù)的含均衡充電功能的電池組保護(hù)板的設(shè)計(jì)方案。

  什么是充電均衡?鋰電池組均衡充電原理

  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(guò)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。

  鋰電池組由多只單體鋰電池串聯(lián)而成,由于單體的差異性,串聯(lián)充電時(shí)端電壓上升不一致會(huì)出現(xiàn)部分單體過(guò)充,部分單體充電不足的問(wèn)題。均衡充電時(shí)所有電池并聯(lián),常規(guī)充電和用電時(shí)串聯(lián)。均衡充電時(shí)所有電池并聯(lián)電壓相等,實(shí)現(xiàn)了各個(gè)電池的強(qiáng)制均衡。

鋰電池組.jpg

  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(guò)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(guò)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(lái)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(guò)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(guò)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(guò)充電或過(guò)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(guò)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(guò)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(wèn)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。

  鋰電池組并聯(lián)均衡充電方法

  1.二極管隔離并聯(lián)充電均衡法

  以6只單體電池串聯(lián)為例,斷開開關(guān)S1—S5再接充電電源。二極管選用1N5401—5408,3A額定電流下實(shí)測(cè)二極管正向壓降為0.8V,正向壓降0.7V時(shí)流過(guò)二極管的電流很小。磷酸鐵鋰電池,最高充電電壓3.65V,實(shí)際考慮到延長(zhǎng)電池壽命最高充電電壓定為3.5V,充電電壓=3.5+0.7+0.7=4.9V加上線路壓降選用5V電源很合適。

  2.直接并聯(lián)充電均衡法

  磷酸鐵鋰電池充電電壓選用3.5-3.6V,三元、聚合物電池選用4.1-4.2V。紅色鱷魚夾引線都焊接在一起接充電電源正極;黑色鱷魚夾引線都焊接在一起接充電電源負(fù)極。均衡充電時(shí)先斷開S1—S5,紅色鱷魚夾分別夾住各單體電池的正極;黑色鱷魚夾分別夾住單體電池的負(fù)極,所有電池實(shí)現(xiàn)了并聯(lián)。

  以上就是鋰電池組均衡充電和并聯(lián)均衡充電方法,鋰電池組兩種均衡充電電壓都是按照充滿自停無(wú)需監(jiān)管的方式設(shè)定的,如果需要短時(shí)間、大電流、快速均衡且能保證監(jiān)管的情況下可以提高充電電壓。

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