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锂电池保护板的均衡功能

电池保护板均衡道理:

锂电池保护板均衡道理常用的均衡充电技巧包括恒定分流电阻均衡充电、通断分流电阻均衡充电、匀称电池电压均衡充电、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,应包管每节电池均衡充电,否则应用历程中会影响整组电池的机能和寿命。而现有的单节锂电池保护芯片均不含均衡充电节制功能,多节锂电池保护芯片均衡充电节制功能必要外接CPU;经由过程和保护芯片的串行通讯(如I2C总线)来实现,加大年夜了保护电路的繁杂水平和设计难度、低落了系统的效率和靠得住性、增添了功耗。

锂电池保护板均衡道理根据利用的必要,在改变保护芯片型号和串联数,电路中开关器件和能耗元件的功率等级之后,可对随意率性布局和电压等级的动力锂电池组实现保护和均充。

锂电池作为一种电储量对照大年夜的电池,利用于各类机房、通信基站、数据中间等领域上。锂电池保护板有保护电池,避免电池过充的功能。

锂电池保护板被动均衡和主动均衡:

电池本身还有可用容量,却由于电池之间不均衡以及为保护电池设置的安然电压的限定导致电池系统无法继承发挥应有的机能。别的,电池在车上的应用寿命比车辆本身的寿命短,纵然车辆还没有到达报废年限,却要为满意动力机能而替换电池。然则,替换电池的资源又相称高,是以这在很大年夜程度上制约了电动汽车的成长。

造成电池不均衡最主要的缘故原由是温度。一样平常环境下,锂离子电池的应用情况温度高于其最佳温度10℃时,锂离子电池的寿命会低落一半。因为车载电池系统的串联数量异常多,一样平常在88~100串联之间、其容量一样平常在20~60 kWh,每串电池装载的位置不合而会孕育发生温度差。纵然在同一个电池箱内,也会由于位置和电池受热不合呈现温度差,而这个温度差会对电池寿命孕育发生重大年夜负面影响,使电池呈现不均衡,使得续航里程下降、轮回寿命缩短。恰是因为这些问题,导致全部电池系统的容量无法完全应用,造成电池系统丧掉,而减缓这样的系统丧掉也就会大年夜大年夜延长电池系统的应用寿命。

图1 电池系统丧掉与均衡效果

如图1所示,电池系统初期容量是100%,在应用的历程中电池会由于各类缘故原由(主如果温度)徐徐衰减,这是锂电池的特点。这部分的衰减无法经由过程均衡挽回。而造成系统容量下降的最主要的缘故原由是电池容量不均衡导致的系统丧掉。系统丧掉并不是所有电池容量削减,而是指电池系统由于不均衡造成有容量也无法应用。

一样平常环境下,电池容量下降至70%~80%的时刻会替换电池以坚持续航里程,电池容量维持在70%以上的光阴越长,电动汽车的资源也就越低。在没有均衡和一样平常的被动均衡技巧下,电池系统的容量不到3年(天天一次满充溢放)就会下降至70%以下。做得较好的被动均衡可以将电池容量勉强保持在70%。与此形成光显比较的是,做得较好的主动均衡可以将系统丧掉降到最低度。这样的主动均衡可以有效地低落因容量不均衡导致的系统丧掉,进而延长电池系统的应用寿命,延缓电池系统的替换时期,同时增添续航里程。被动均衡与主动均衡

在电池系统中担负紧张角色的锂电池保护板作为延长电池寿命的有效手段,徐徐获得大年夜家的注重,此中,起到关键感化的锂电池保护板均衡系统也引起了广泛关注。今朝市场上均衡多串联的电池系统有传统的被动均衡和主动均衡两种要领。

1.被动均衡

被动均衡一样平常经由过程电阻放电的要领,对电压较高的电池进行放电,以热量形式开释电量,为其他电池争取更多充电光阴。这样全部系统的电量受制于容量起码的电池。充电历程中,锂电池一样平常有一个充电上限保护电压值,当某一串电池达到此电压值后,锂电池保护板会堵截充电回路,竣事充电。假如充电时的电压跨越这个数值,也便是俗称的“过充”,锂电池就有可能燃烧或者爆炸。是以,锂电池保护板一样平常都具备过充保护功能,防止电池过充。

图2 电池保护造成系统丧掉的缘故原由

图3 被动均衡充电时事情道理

如图2所示,充电历程中2号电池先被充电至保护电压值,触发锂电池保护板的保护机制,竣事电池系统的充电,这样直接导致1号、3号电池无法充溢。全部系统的满充电量受限于2号电池,这便是系统丧掉。为了增添电池系统的电量,锂电池保护板会在充电时均衡电池。如图3所示,均衡启动后,锂电池保护板会对2号电池进行放电,延迟其达到保护电压值的光阴,这样1号、3号电池的充电光阴也响应延长,进而提升全部电池系统的电量。然则,2号电池放电电量100%被转换成热量开释,造成了很大年夜的挥霍(2号电池的散热是系统的丧掉,也是电量的挥霍)。

图4 被动均衡放电时无法均衡

如图4所示,除了过充对电池会有严重影响外,过放也会造成电池严重毁坏。同样,锂电池保护板具备过放保护功能。放电时,2号电池的电压到达放电保护值时,触发锂电池保护板的保护机制,竣事系统放电,直接导致1号、3号电池的电池余量无法被完全应用,均衡启动后会改良系统过放。

被动均衡的优点是资源低和电路设计简单;而毛病为因此最低电池残存量为基准进行均衡,无法增添残量少的电池的容量,及均衡电量100%以热量形式被挥霍。

2.主动均衡

主动均衡因此电量转移的要领进行均衡,效率高,丧掉小。不合厂家的措施不合,均衡电流也从1~10 A不等。今朝市场上呈现的很多主动均衡技巧不成熟,导致电池过放,加速电池衰减的环境时有发生。市场上的主动均衡大年夜多采纳变压道理,依托于芯片厂家昂贵的芯片。并且此要领除了均衡芯片外,还必要昂贵的变压器等周边零部件,体积较大年夜,资源较高。

图5 变压要领主动均衡道理

如图5所示,每6串电池为一组,取6串电池的总电量转移给容量小的电池。电感式主动均衡以物理转换为根基,集成了电源开关和微型电感,采纳双向均衡要领,经由过程邻近或相邻电池间的电荷转移均衡电池,并且不论电池处于放电、充电照样静置状态,都可以进行均衡,均衡效率高达92%。

图6 电感式主动均衡充电时的事情道理

图7 电感式主动均衡放电时的事情道理

其放电和充电事情道理,如图6及图7所示,2号电池将电量转移给1号、3号电池。高效的电荷转移,使得充电时3个电池的电压不停维持在均衡状态下,这样所有电池都能充溢。锂电池保护板在放电时,也可均衡电池。1号、3号电池将电量转移给2号电池,3个电池的电压不停在均衡状态下放电,这样所有电池电量都能用完。

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