鋰電池組充電主動(dòng)平衡和被動(dòng)平衡的解決方案

來(lái)源：存能電氣  日期：2019-05-31 16:05  瀏覽量：次

　　鋰電池組充電主動(dòng)平衡和被動(dòng)平衡的解決方案。在鋰電池組充電和放電時(shí)我們最需注意的重要環(huán)節(jié)便是均衡環(huán)節(jié)。目前，有兩種解決小的鋰電池在電池組中不平衡狀況的方案：主動(dòng)平衡與被動(dòng)平衡。均衡環(huán)節(jié)就是需要保證鋰電池組輸入、輸出合理到其中每一個(gè)鋰電池，這樣才能合理有效應(yīng)用，不會(huì)損壞。

　　鋰電池組充電平衡法

　　1.傳統(tǒng)的被動(dòng)方法：在一般的鋰電池管理系統(tǒng)中，每個(gè)電池單元都通過(guò)一個(gè)開(kāi)關(guān)連接到一個(gè)負(fù)載電阻。這種被動(dòng)電路可以對(duì)個(gè)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(qiáng)電池單元的電壓攀升。為限制功耗，此類(lèi)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(shí)可高達(dá)幾小時(shí)。

　　2.主動(dòng)平衡法：相關(guān)資料中有很多種主動(dòng)平衡法，均需要一個(gè)用于轉(zhuǎn)移能量的存儲(chǔ)元件。如果用電容來(lái)做存儲(chǔ)元件，將其與所有電池單元相連就需要龐大的開(kāi)關(guān)陣列。更有效的方法是將能量存儲(chǔ)在一個(gè)磁場(chǎng)中。該電路中的關(guān)鍵元件是一個(gè)變壓器。

　　鋰電池被動(dòng)平衡

　　鋰電池被動(dòng)平衡是針對(duì)鋰電池充電狀態(tài)而言的。它的前提是，在對(duì)鋰電池組充電前，電池組內(nèi)的每個(gè)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(gè)電池這種性能上的不同，有部分電池在電流沖動(dòng)下會(huì)因?yàn)樽约旱摹叭鮿?shì)”而過(guò)充，形成過(guò)壓。過(guò)壓是對(duì)鋰電池的最大傷害，它會(huì)造成鋰電池組的嚴(yán)重受損乃至無(wú)法再次使用。

　　被動(dòng)平衡的方法是：在充電時(shí)，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(guò)充電。被動(dòng)平衡的這一功率耗散功能可以將電池分流出來(lái)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(dòng)平衡方法的不足是：因?yàn)橐怨β屎纳槭侄?，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(shí)的電量失衡問(wèn)題，因而，如果想達(dá)到被動(dòng)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(jìn)一步的措施，但這都會(huì)加大鋰電池組制造成本。

　　鋰電池組充電主動(dòng)平衡法的解決方案

　　主動(dòng)平衡拋棄了被動(dòng)平衡消耗電流的方法，改成了傳送電流的方法。負(fù)責(zé)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?zé)o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(dòng)態(tài)平衡。

　　由于主動(dòng)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(shí)的平衡能力更強(qiáng)。

　　1、快速充電能力強(qiáng)：主動(dòng)平衡功能可以使鋰電池組內(nèi)各小電池更快地達(dá)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(shí)：即使各個(gè)小電池已達(dá)到了充電時(shí)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(huì)令每個(gè)小電池的內(nèi)部漏電速度不同，試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，電池每升高10℃，漏電率便上升一倍，主動(dòng)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(chǔ)存的電量能被充分利用，使電池組工作能力結(jié)束時(shí)，單個(gè)的小鋰電池殘余電量最小。

　　3、放電時(shí)：沒(méi)有放電能力達(dá)到100%的鋰電池組，這是因?yàn)?，一組鋰電池工作能力的結(jié)束是由某一個(gè)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(shí)達(dá)到放完電量。相反，會(huì)有個(gè)別的小鋰電池保持有未用的殘余電能。通過(guò)主動(dòng)平衡方法，鋰電池組在放電時(shí)，內(nèi)部的大容量鋰電池會(huì)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(huì)有殘余的電能留下，具備主動(dòng)平衡功能的電池組擁有較大的實(shí)際儲(chǔ)電量(即，可以釋放出更接近于標(biāo)稱容量的電能)。

　　最后說(shuō)明一下，主動(dòng)平衡方法所采用的系統(tǒng)性能取決于平衡電流與電池充電/放電效率之間的比例。一組鋰電池的不平衡率越高，或者鋰電池組充電/放電率越大，所需要的平衡電流就越高。當(dāng)然，這種用來(lái)平衡的電流消耗相對(duì)于因內(nèi)部平衡而獲得的額外電流來(lái)說(shuō)是相當(dāng)劃算的，況且，這種主動(dòng)平衡還有利于鋰電池組壽命的延長(zhǎng)。

　　以上就是鋰電池組充電主動(dòng)平衡法和被動(dòng)平衡的解決方案，平衡充電是所有鋰電池組所需要的充電方式,可以提供主動(dòng)電池平衡、高精度數(shù)據(jù)采集、電池保護(hù)及管理三大功能。