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锂电池组均衡充电管理电源设计

2013-11-25 09:58
kumsing
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  为了解决动力锂电池组使用中的一致性问题,本文提出了一种均衡充电管理电路的实现方案。首先分析了单体锂电池的特性;然后在比较各种均衡充电理论的基础上,选择部分分流法作为设计思路,进行具体电路设计。多次锂电池组充放电实验表明,该均衡充电管理电路能有效改善电池组充电的一致性,提高电池组工作性能,延长使用寿命。

  随着国际原油价格飞涨,各种新型能源的研究成为公众关注的焦点。电能作为动力能源已经在各种车辆上得到广泛应用。锂电池以具有较高的能量质量比和能量体积比,无记忆效应,可重复充电次数多,使用寿命较长等优点成为动力电能的首选。

  作为一种新型动力技术,锂电池在使用中必须串联才能达到使用电压的需求,单体性能的参差不齐并不全缘于电池生产技术问题,即使每只电池出厂时电压,内阻完全一致,使用一段时间以后,也会产生差异,这使得解决动力电池充电技术问题成为迫切需要解决的技术问题。本设计在充分考虑工业成本控制和稳定性要求的基础上,采用能耗型部分分流法对动力锂电池充电进行均衡管理,改善了电池组充电的不平衡性,提高了工作性能。

  锂电池组充电方案选择

  1、单节锂电池充电要求

  对单节锂离子电池的充电要求( GB/ T18287 -2000) 首先是恒流充电,即电流一定,而电池电压随着充电过程逐步升高,当电池端电压达到4. 2 V (4. 1V) ,改恒流充电为恒压充电,即电压一定,电流根据电芯的饱和程度,随着充电过程的继续逐步减小,当减小到10 mA 时,认为充电终止,充电曲线如图1 所示。

锂电池组均衡充电管理电源设计

  2、锂电池组充电特性

  在动力电池组中由于各单体电池之间存在不一致性。连续的充放电循环导致的差异,将使某些单体电池的容量加速衰减,串联电池组的容量是由单体电池的最小容量决定的,因此这些差异将使电池组的使用寿命缩短。造成这种不平衡的主要原因有:

  ●电池制作过程中,由于工艺等原因,同批次电池的容量、内阻等存在差异;

  ●电池自放电率的不同,经长时间积累,造成电池容量的差异;

  ●电池使用过程中,使用环境如温度、电路板的差异,导致电池容量的不平衡。

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