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分享几种锂电池均衡电路的工作原理

随着新能源和电动汽车的发展,将使用能量密度比较高的锂电池。在锂电池串联使用过程中,为了保证电池电压的一致性,必然会使用电压平衡电路。在这几年的工作中,使用了几种电池的平衡电路,在这里与大家分享。随着锂电池使用的增加,大容量锂电池的保护、电池管理和平衡将得到发展。我希望我所做的一些小事能对你有所帮助。

最简单的平衡电路是负载消耗平衡,即每个电池并联电阻,串联开关控制,当电池电压过高时,打开开关,充电电流通过电阻分流,使高电压电池充电电流小,低电压电池充电电流大,实现电池电压平衡,但该方法只适用于小容量电池,对大容量电池不现实。

下图显示了消耗平衡的示意图

我还没有实验过第二种平衡方法,那就是飞度电容法。简单来说,每个电池并联一个电容器,可以通过开关并联到自己的电池或相邻的电池。当电池电压过高时,首先将电容器与电池并联,电容器电压与电池一致,然后将电容器切换到相邻的电池,电容器将电池放电。实现能量转移。能量无损转移可以实现,因为电容不消耗能量。但是这种方法太麻烦了。现在动力电池总是串联几十节。如果采用这种方法,需要控制多少开关。

下图是飞度电容法的工作原理图,只画了两个相邻电池的平衡原理图。

第一次做平衡,就是做动力电池组充电,电池容量80ah的两组并联,要求均衡电流为10a,一点平衡的原理是不够的。如此大的电流相当于一个接一个的小模块。最后,n个小模块串联,每个电池并联一个小模块。如果单个电池的电压低于设定值,启动相应的并联模块启动低压电池充电,补充能量提高电压,实现平衡。

下图为当时采用的均衡电路的示意图,DC-DC输入母线可以是电池电压或其他模块提供的直流输入。根据需要灵活配置。

主动平衡方法可采用我前面提到的变压器多路输出方法 如果你想使用下面的电路示意图,做一个多路输出反向电源,使用每个模块的输出电压来平衡电池,我估计你需要很深的技能,因为交叉调整率估计会杀死你。然而,通过使用这个电路,我们可以改变我们的想法个输出都不需要稳定的压力,当然,为了防止输出电容器损坏,我们可以做一个简单的原始反馈。然后在每个输出到电池之间串联电子开关,因为这种平衡与电池管理系统一起工作,所以每个输出只要串联电子开关,由管理单元控制,我们可以打开电子开关,电源输出到电池充电,直到所有单个电池电压达到我们的期望。

采用这种平衡方法,做了1万AH,7串电池及300AH,平衡80串电池后,所有单个电池的电压可达5mV以内。

能量转移也可用于主动平衡。所谓能量转移,不仅可以从整个电压中获取能量,还可以从电压过高的电池中获取能量,反馈给整个电压。我在通信电源系统中使用了第二种方法来实现过电池平衡。电路原理图如下:

忘了是谁写的论文做的,当时做的是16串锂电池的平衡,分成两组,每组8个电池串联,这里只画了6个描述工作原理,如果电池B5电压过高,控制Q5以PWM模式工作,当Q5开通,电感L5储能,当Q5关闭后,电感储存的能量将通过D5给电池B1-B4充电,降低B5电池电压提高其余电池电压,其他电池组电压过高时他电池组电压过高时的工作过程。

在试验过程中,两组分别采用这种方法进行平衡。当两组之间出现偏差时,可以采用双向DC-DC能量转换,所以模块数量少,设计比较方面,我当时没有使用双向DC-DC,而是简单地利用能量消耗来平衡两组之间的电池。从最终试验效果来看,电池平衡相对较好。

示意图已经补充,这是我迄今为止测试过的四种电池平衡方法。平衡电池从2开始AH到1000AH,串联节数从7串到120串,个人感觉如下:

1、对于10AH内部电池组,采用能耗型可能是更好的选择,控制简单。

2、对于几十AH对于电池组,采用一拖多的反激变压器,结合电池采样部分进行电池衡电池应该是可行的。

3、对于上百AH对于电池组来说,最好使用独立的充电模块,因为数百个AH电池的平衡电流约为10A。如果串联节数更多,平衡功率非常大,引线到电池外,使用外部DC-DC或AC-DC平衡可能更安全。

目前的平衡以电池电压一致为结束条件,但随着SOC计算越来越准确,容量平衡应该是未来的发展趋势。

1. 如何检测到B5的电压过高(其它节数类似)

- 是否使用带平衡功能的保护?IC ,判断结果?

2. Q5 什么时候开始?

- 是不是 保护IC给出的判断结果使能量BOOST 模块?

我猜,你看对吧?

你的方法是什么?

带电池的平衡必须用于单体检测。电池保护功能相同。当检测模块检测到某个部分的电池电压过高时,会发出使能。q5的pwm如何控制,那就各自想招。

楼主,这个电路开关的占空比是由什么决定的?

可固定占空比。但是,是否工作需要电路来控制。

标签: 电感能当电池使用吗锂电池电池电容电容不用均衡板

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