锂离子电池组的主动充电平衡法.docx

锂离子电池组的主动充电平衡法.docx锂离子电池组的主动充电平衡法E-Cart是一种可驾驶的车辆,主要用于演示混合动力汽车的电气性能。该车将采用一组庞大的锂离子电池组捉供动力,当时开发人员就意识到对:其进行带充电平衡的电池筲理是绝对必要的。这种情况下必须采用在各节电池之间进行主动能量转移的方式來代替传统的简单充电平衡方案。他们开发的主动充电平衡系统在材料成本与被动方案相当的情况下能提供更优秀的性能(见图1)。电;原网:E-Cart原型。电池系统架构镰錨电池与随后出现的規氢电池多年来一直主宰着电池市场。钾•离了电池由于其性能有极大提高,因此其M场份额增长非常迅速。锂离子电池的储能容量非常惊人,但即便如此,单个电池单元的容量不论从电压还是从电流方面仍都太低,不能满足一个混合动力发动机的需要。并联多个电池单元可以增大电池所提供的电流,串联多个电池单元则可以增大电池提供的电压。电池组装商通常利用一些缩略短语来描述其电池产品,例如“3P50S"代表该电池组中有3个并联的电池单元、50个串联的电池单元。模块化结构在対包含多个串联电池单元的电池进行管理时是很理想的结构。例如,在一个3P12S的电池阵列中,每12个电池单元串联Z后就组成了一个模块(block)o然后,这些电池单元就可通过一块以微控制器为核心的电子电路对其进行管理和平衡。这样一个电池模块的输出电压取决于串联电池单元的个数和每个电池单元的电压。,因此一个电池模块的电压约在30V到45VZ间。混合动力车的驱动需要450V左右的直流电源电压。为了根据充电状态來补偿电池氓元电压的变化,比较合适的做法是在电池组和发动机之间连接一个DGDC转换器。这个转换器还町以限制电池纽输出的电流。为确保DGDC转换器工作在最佳状态,要求电池组电床在150V到300V之间。因此,需要串联5到8个电池模块。平衡的必要性如果电压超岀允许的范围,锂离子电池单元就很容易损坏(见图2)。如果电压超出了上、下限(以纳米磷酸盐型锂离子电池为例,下限电压为2V,),电池就可能出现不对逆转的损坏。其结果至少是加快电池的自放电速度。电池输岀电压在一个很宽的充电状态(SOC)范围内都是稳定的,电压偏离安全范围的风险很小。但在安全范围的两端,充电曲线的起伏相对比较陡峭。因此,为预防起见,必须严密监控电压。 (Ah)-:锂离子电池的放电特性(钠米磷酸盐型)。如果电压达到一个临界值,就必需立即停止放电或充电过程。在一个强人的平衡电路的帮助下,相关电池单元的电压可以返回安全范围内。但为达到这一目的,该电路必需能在电池组屮任何一个单元的电压开始与其他单元出现差异时马上在各单元之间转移能量。充电平衡法1•传统的被动方法:在一般的电池管理系统屮,每个电池单元都通过一个开关连接到一个负载电阻。这种被动电路可以对个别被选中的单元放电。但该方法只适川于在充电模式下抑制最强电池单元的电压攀升。为限制功耗,此类电路一般只允许以100mA左右的小电流放电,从而导致充电平衡耗时可高达儿小时。2•主动平衡法:相关资料中有很多种主动平衡法,均需耍一个用于转移能量的存储元件。如果用电容来做存储元件,将其与所有电池单元相连就需要庞大的开关阵列。更有效的方法是将能暈存储在一个磁场屮。该