鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量：2126次 | 2021年07月27日
鋰離子電池均衡電路的工作原理解析
最簡(jiǎn)單的均衡電路就是負(fù)載消耗型均衡，也就是在每節(jié)電池上并聯(lián)一個(gè)電阻，串聯(lián)一個(gè)開關(guān)做控制。當(dāng)某節(jié)電池電壓過高時(shí)，打開開關(guān)，充電電流通過電阻分流，這樣電壓高的電池充電電流小，電壓低的電池充電電流大，通過這種方式來實(shí)現(xiàn)電池電壓的均衡。
但這種方式只能適用于小容量電池，有關(guān)大容量電池來說是不實(shí)際的。
第二種均衡辦法我沒有試驗(yàn)過，就是飛渡電容法。簡(jiǎn)單的說就是每一節(jié)電池并聯(lián)一個(gè)電容，通過開關(guān)這個(gè)電容既可以并聯(lián)到本身這節(jié)電池上，也可以并聯(lián)到相鄰的電池。
當(dāng)某節(jié)電池電壓過高，首先將電容與電池并聯(lián)，電容電壓與電池一致，然后將電容切換到相鄰的電池，電容給電池放電。實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)移。
由于電容并不消耗能量，所以可以實(shí)現(xiàn)能量的無(wú)損轉(zhuǎn)移。但這種方式太繁瑣了，今朝的動(dòng)力鋰離子電池動(dòng)不動(dòng)幾十節(jié)串聯(lián)，要是采用這種方式，要很多開關(guān)來控制。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
第一次做均衡，是做的一款動(dòng)力鋰離子電池包的充電，電池容量80ah的兩組并聯(lián)，要求均衡電流為10a。原來了解的一點(diǎn)均衡的原理根本不夠用，這么大電流都相當(dāng)于一個(gè)一個(gè)的小模塊了，最后還真的是采用n個(gè)小模塊串聯(lián)，每節(jié)電池并聯(lián)一個(gè)小模塊，倘若單體電池電壓低于設(shè)定值，啟動(dòng)相應(yīng)的并聯(lián)模塊，對(duì)低電壓電池啟動(dòng)充電，補(bǔ)充能量提升電壓，實(shí)現(xiàn)均衡。
主動(dòng)均衡辦法可以采用我前面提到的一個(gè)變壓器多路輸出的辦法。
倘若你想利用下面的電路示意圖，做一個(gè)多路輸出的反激電源，利用各個(gè)模塊的輸出電壓來對(duì)電池實(shí)現(xiàn)均衡，我估計(jì)你要很深的功力才可以，因?yàn)閱螁谓豢椪{(diào)整率這一項(xiàng)就很難。但是，利用這個(gè)電路，我們可以換一下思路，各路輸出不要穩(wěn)壓，當(dāng)然為了戒備開路損壞輸出電容，我們可以做一個(gè)簡(jiǎn)單的原邊反饋。然后在每路輸出到電池之間串聯(lián)一個(gè)電子開關(guān)，由于這種均衡是配合電池管理系統(tǒng)一起工作的，因此每路輸出只要串聯(lián)一個(gè)電子開關(guān)，由管理單元控制即可，哪路電壓地我們就可以打開這個(gè)電子開關(guān)，有電源輸出給該節(jié)電池充電，直到所有單體電池電壓達(dá)到我們的期待值。
采用這種均衡辦法，曾經(jīng)做過1000AH，7串電池及300AH，80串電池的均衡，均衡完成后，所有單體電池電壓可以達(dá)到5mV以內(nèi)。
主動(dòng)均衡也可以采用能量轉(zhuǎn)移的辦法。所謂能量轉(zhuǎn)移，既可以是從整組電壓取能量向低電壓補(bǔ)充，也可以是從將電壓過高的電池取能量向整組電壓反饋。
IP67防水，充放電分口 安全可靠
標(biāo)稱電壓：28.8V
標(biāo)稱容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
我在一款通訊電源電源系統(tǒng)中用過第二種方式實(shí)現(xiàn)過電池均衡。電路原理圖如下：
當(dāng)時(shí)做的是16串鋰離子電池的均衡，分成了兩組，每組8只電池串聯(lián)，這里只畫了6只描述工作原理。
倘若電池b5電壓過高，控制Q5以PWM模式工作，當(dāng)Q5開通，電感L5儲(chǔ)能；當(dāng)Q5封閉，電感儲(chǔ)存的能量就會(huì)通過D5給電池b1-b4充電，降低b5電池電壓抬高其余電池電壓，利用同樣的原理可以分解其余電池包電壓過高時(shí)候的工作過程。
在實(shí)驗(yàn)過程中，兩組之間各自采用這種方式均衡。當(dāng)兩組之間出現(xiàn)偏差的時(shí)候，就可以采用雙向DC-DC進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換了，這樣采用的模塊數(shù)量較少，設(shè)計(jì)比較方便。
我當(dāng)時(shí)沒有采用雙向DC-DC，而是簡(jiǎn)單的采用能量消耗性做兩組之間電池的均衡。從最終的實(shí)驗(yàn)效果來看，電池均衡還是比較不錯(cuò)的。
在均衡過程中，倘若對(duì)每節(jié)電池供應(yīng)一路充電模塊感覺屬于殺雞用牛刀，能量消耗型有達(dá)不到技術(shù)要求，也就是要主動(dòng)均衡，那么前面提到的變壓器一拖多輸出的辦法，也許更適合你的要，采用適宜的變壓器，做原邊反饋限流的多路輸出反激電源即可。
其實(shí)，隨著動(dòng)力鋰離子電池的使用發(fā)展，不僅均衡，電池過充過放的保護(hù)，也就是我們常說的保護(hù)板的使用也會(huì)越來越廣闊。我們了解原來的18650電芯，十幾串的保護(hù)板用ic很常見，實(shí)現(xiàn)短路、過充保護(hù)、過放保護(hù)。但倘若是幾十串的電芯呢，不了解有沒有接觸過這方面資料的網(wǎng)友，可以一起交流下。
這就是截止目前為止，我實(shí)驗(yàn)過的四種電池均衡的方式，均衡的電池從2AH到1000AH，串聯(lián)的節(jié)數(shù)從7串到120串。
