| 摘要：分析了锂离子电池匹配失衡产生的原因,介绍了能量耗散型和能量非耗散型的均衡电路的实现方法,阐述了充电均衡、放电均衡、动态均衡的特点,最后指出了锂离子电池均衡控制的发展趋势。 |
能量转换式均衡是通过开关信号，将锂离子电池组整体能量向单体电池进行补充，或者将单体电池能量向整体电池组进行能量转换。其中单体电压向整体电压转换，一般都是在电池组充电过程中进行,电路如图3所示。该电路是通过检测各个单体电池的电压值，当单体电池电压达到一定值时，均衡模块开始工作。把单体电池中的充电电流进行分流从而降低充电电压，分出的电流经模块转换把能量反馈回充电总线，达到均衡的目的。
电池组整体能量向单体转换,一般根据均衡发生的过程不同分为两种,一种是发生在充电过程中,电路如图4所示,这种方式也称为补充式均衡,即在充电过程中首先通过主充电模块对电池组进行充电,电压检测电路对每个单体电池进行监控。均衡模块中的充电电压经过一个独立的DC/DC变换器对电池组主充电,均衡模块中充电电压经过一个独立的AC/DC变换器和一个同轴线圈变压器,给每个单体电池上增加相同的次级绕组。这样,单体电压高的电池从辅助充电电路上得到的能量少,而单体电压低的电池得到的能量多,从而达到均衡的目的。这种均衡方式在于次级绕组的一致性,但很难控制,而且同轴线圈也存在一定的能量耗散,而且这种方式的均衡只有充电均衡,对于放电状态的不均衡无作用。
能量转移式均衡是利用电感或电容等储能元件,把锂离子电池组中容量高的单体电池,通过储能元件转移到容量比较低的电池上,如图5所示。该电路是通过切换电容开关传递相邻电池间的能量,将电荷从电压高的电池传送到电压低的电池,从而达到均衡的目的。另外也可以通过电感储能的方式,在相邻电池间进行双向能量传递。此电路的能量损耗很小,但是均衡过程中必须有多次传输,均衡时间长,不适于多串的电池组。改进的电容开关均衡方式,将电压高的单体电池的能量直接转移到电压低的单体电池上,而不用通过整个电池组依次转移,使均衡效率提高。
3、锂离子电池均衡电路的发展趋势
锂离子电池组在不同领域的产业化,对均衡电路的要求也越来越高,今后的发展趋势如下:
(1)不论是能量耗散型均衡电路还是非耗散型均衡电路,都朝着尽可能减小能量消耗的目标出发。目前各种方法,能耗最小的约为转换能量的15%左右,减小能量消耗,不仅可以节约能源,还可以减少发热量。
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