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江蘇鳳谷節(jié)能科技有限公司 2020-07-06 點(diǎn)擊576次
鋰離子電池以其標(biāo)稱(chēng)電壓高、比能量高、自放 電率小、使用壽命長(zhǎng)和環(huán)境友好等特點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用。鑒于應(yīng)用中對(duì)電壓等級(jí)的要求越來(lái)越高，通常將單體鋰離子電池以串并聯(lián)的方式組成電池組提高其電壓及容量。但是,由于制造工藝的缺陷以及原材料材質(zhì)的不均勻，各單元電池的容量和內(nèi)阻不可能完全一致。在充放電過(guò)程中，容量小內(nèi)阻高的單元電池會(huì)更快達(dá)到飽和或者更快耗盡電量;容量大內(nèi)阻低的單元電池則可能發(fā)生欠充或者不完全放電的情況。單元電池間的不一致性會(huì)在很大程度_上影響電池組的整體性能和安全。為了使電池組中各單元電池的容量在充放電循環(huán)過(guò)程中得到充分發(fā)揮,提高電池組的壽命,最為理想的手段就是在電池組充電時(shí)對(duì)各單元電池采取有效的均衡措施，保證充電完畢時(shí)所有單元電池的電壓基本。目前，主要有能耗型和非能耗型均衡充電方案。能耗型均衡充電方案通常令電壓較高的單元電池通過(guò)與之并聯(lián)的電阻放電，直到各單元電池電壓與電壓最低的單元電池一致。
能耗型方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,控制容易,但均衡效率低、發(fā)熱嚴(yán)重。非能耗型均衡方案包括Boost 分流法間、開(kāi)關(guān)電容法叭、多線圈變壓器法間、Ramp轉(zhuǎn)換法四等;歸納起來(lái),部分方案是以電感或電容等儲(chǔ)能元件為核心，將電壓較高單元電池的能量通過(guò)儲(chǔ)能元件轉(zhuǎn)移到電壓較低的單元電池，部分方案則以變壓器元件為核心，利用變壓器進(jìn)行能量轉(zhuǎn)移。本文提出了-種基于Boost-Buck電路的新型鋰離子電池組由n只單元電池串聯(lián)組成,n只單元電池陽(yáng)極和陰極分別通過(guò)n個(gè)繼電器上的兩對(duì)常開(kāi)觸點(diǎn)與均衡充電主電路并聯(lián)連接，控制系統(tǒng)必須保證在每個(gè)時(shí)段僅能有- -只單元電池與均衡充電主電路連接。由一臺(tái)先恒流后恒壓的直流電源為整個(gè)鋰離子電池組串聯(lián)充電?；贐oost-Buck電路的鋰離子電池組均衡充電系統(tǒng)的核心主電路部分可以簡(jiǎn)化為圖2所示的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。主電路由利用繼電器切換的n個(gè)單元電池，電感L和電容C兩種儲(chǔ)能元件， 功率MOSFET管M1、M2，與M1、M2分別反并聯(lián)的肖特基快速恢復(fù)二極管D1、D2 ,必要的保護(hù)電路構(gòu)成。
單元電池間能量轉(zhuǎn)移時(shí)，均衡充電電路的工作狀態(tài)受電池組均衡充電控制管理模塊所控。均衡充電控制器通過(guò)對(duì)各單元電池的電壓進(jìn)行檢測(cè),計(jì)算各單元電池間容量的差值,依據(jù)容量的差值、電容值、電容的預(yù)充電最大電壓以及均衡過(guò)程中電容電壓的波動(dòng)大小確定能量轉(zhuǎn)移策略;能量轉(zhuǎn)移時(shí)對(duì)電感電流和電容電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),依照控制策略控制功率MOSFET管與相應(yīng)繼電器的通斷,改變電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),從而完成各單元電池間電量的均衡。
