鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1047次 | 2021年06月07日
鋰離子電池的鋰離子電池平衡至少解析
人類社會的進(jìn)步離不開社會上各行各業(yè)的努力,各種各樣的電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代離不開我們的設(shè)計(jì)者的努力,其實(shí)很多人并不會去了解電子產(chǎn)品的組成,比如鋰離子電池。鋰離子電池于1991年首次出現(xiàn),并已成為許多應(yīng)用的首選技術(shù),包括衛(wèi)星,地面車輛和飛機(jī)模型,以及筆記本電腦和移動電話。這重要?dú)w因于鋰離子電池出色的能量密度,這是存儲能量與重量的比率。電壓降鋰離子電池可供應(yīng)約3.0至+4.3V的電壓。始終將鋰離子電池的電壓保持在其設(shè)計(jì)極限內(nèi)非常重要,否則電池將遭受無法彌補(bǔ)的損壞。實(shí)際上,深度放電可能會導(dǎo)致電池短路,一旦電池短路,便無法恢復(fù)。對高于4.3V的電壓進(jìn)行過度充電可能會更糟,因?yàn)檫@樣做會損壞電池,從而導(dǎo)致過熱或其他災(zāi)難性后果。在僅使用鋰離子電池的簡單應(yīng)用中,電子控制電路必須保護(hù)電池。當(dāng)電池電壓降至3.2V以下時,它將斷開負(fù)載,并確保在充電過程中電壓低于4.2V。
鋰離子電池結(jié)構(gòu)鋰離子電池由兩個或多個串聯(lián)的電池組成。在這種結(jié)構(gòu)中,電池電壓等于各個電池電壓的總和。例如,可以通過串聯(lián)連接24個鋰離子電池來獲得96V電池。添加負(fù)載后,負(fù)載的電流由24個串聯(lián)的電池供電。假如要給電池充電,充電器必須為串聯(lián)連接的電池組供應(yīng)充電電流。在這兩種情況下,所有電池的放電和充電電流都相同。在整個生命周期中,電池可能會充放電數(shù)百次甚至數(shù)千次。此時,每個電池的老化時間可能會有所不同。有些電池與其他電池不匹配(或更糟)。假如這種現(xiàn)象沒有得到改善,則一個或多個電池可能充電不足或過度充電,這兩種情況都可能導(dǎo)致電池故障。平衡改善這種情況的方法稱為平衡。平衡是強(qiáng)制所有電池具有相同電壓的過程。這是通過平衡電路實(shí)現(xiàn)的。Aeroflex平衡電路使用共享總線,該總線的電壓等于所有電池的平均電壓。平衡電路為那些超過共享總線電壓的電池充電,并將電能注入低壓電池。這項(xiàng)工作由高效的雙面DC/AC轉(zhuǎn)換器完成。平衡電流的大小與電壓差成正比,也就是說,隨著電池接近理想的平衡狀態(tài),平衡電流將接近零。電池電子單元每個電路都是帶有諧振復(fù)位信號的正激轉(zhuǎn)換器,并且開關(guān)頻率由鎖相環(huán)控制,以供應(yīng)準(zhǔn)確的低損耗開關(guān)和高效率。BEU還供應(yīng)單個電池電壓監(jiān)視功能。單個電池的電壓精度為10mV。使用12位A/D和串行數(shù)據(jù)遙測技術(shù)測量數(shù)據(jù)。關(guān)于較小的電池,更適合使用平衡電流較小但傳輸速率較高的電路。均衡優(yōu)勢通過使用電池平衡,系統(tǒng)工程師可以根據(jù)應(yīng)用選擇容量更大的電池,因?yàn)槠胶饪梢允闺姵剡_(dá)到更高的充電狀態(tài)(SOC)。假如不使用電池平衡功能,則保守的設(shè)計(jì)無法使SOC接近100%。這些電池串聯(lián)連接,所有電池的充電電流相等。充電器監(jiān)視電池的總電壓,并繼續(xù)充電直至達(dá)到預(yù)設(shè)電壓,該電壓通常為每個電池4.2V。另一方面,在采用正確平衡措施的電池中,所有電池的電壓都非常接近平均電池電壓,并且可以通過測量總電池電壓的充電電路將電池的SOC充電至接近100%。因此,在沒有電池平衡的應(yīng)用中,電池的SOC通常在20%至80%的范圍內(nèi),利用率僅為60%。假如新增新的平衡措施,SOC范圍可能在5%到95%之間,利用率將提高到90%。因此,電池平衡系統(tǒng)減小了實(shí)現(xiàn)相同輸出容量的電池的尺寸。即使包括平衡器的重量,這也可以大大減輕整體重量,并且也非常具有成本效益。