鋰電池組均衡充電和并聯(lián)均衡充電方法

來源：存能電氣  日期：2019-05-21 09:57  瀏覽量：次

　　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，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)部分單體過充，部分單體充電不足的問題。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。

　　鋰電池組均衡充電方法

　　在鋰電池組生產(chǎn)完成存放時(shí)間比較長的情況下，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。