有源電池平衡技術提高大型鋰離子電池組供電能力

1、一些消費類應用要求單鋰離子電池(如手機)，或者需要三節(jié)串聯和兩節(jié)并聯電池(如筆記本電腦)。這就引發(fā)了對更高功率、更高容量以及更加穩(wěn)健電池組的需求。串聯安裝電池可以提高電壓，而并聯安裝的電池則可以增加容量。這些電池組數量不一，從筆記本電腦使用的六節(jié)電池到電動汽車中使用的數百節(jié)電池，這給電池設計人員帶來許多新的設計困難。這些大容量電池需要先進的管理來確保獲得高品質的設計。我們必須考慮合適的溫度、電壓和電流測量。隨著鋰離子電池組越來越大型，要

2、求更多地關注散熱管理、電池組可靠性、電池使用壽命和電池平衡。實際上，隨著電池組中所需電池數量的增加，電池單元之間的溫度、容量和串聯阻抗差異成為一個重要問題。本文將主要討論這些差異帶來的影響，以及如何在電池設計中控制這些差異。問題：電池狀態(tài)不匹配電池的作用是為其主機存儲和提供能量。我們想盡可能多地向(從)電池組存儲和獲取能量。妨礙多節(jié)電池組完成這一工作的主要方面是電池阻抗。讓我們來看一看其是如何影響向電池主機供電的。在鋰離子電池組中，存在

3、一些允許每節(jié)串聯電池達到的預定義電壓最小值和最大值。這是一種由電池組中IC控制的安全特性，請參見圖1A。只要每一節(jié)電池均保持在過壓和欠壓斷開范圍之間，則該電池組便能夠放電和充電。如果一節(jié)電池達到上述任何一個閾值，則整個電池組便會關閉(欠壓)，從而讓主機本應可用的電池組處于無法充電狀態(tài)(請參見圖1B)。另外，它不允許充電器向電池組充入應有的大量能量(請參見圖1C)(過壓)。圖1：電池不平衡對于電池容量使用的影響。電池不平衡的原因有很多：電

4、池不平衡的原因有很多：非均勻熱應力阻抗變量低電池容量匹配化學差別圖3圖4電池平衡算法只使用電壓發(fā)散作為平衡標準，具有過平衡(或欠平衡)的缺點，這是由于存在阻抗失衡影響(請參見圖3和圖4)。問題是，電池阻抗還會在充電期間引起電壓差異(VDiff_Start和VDiff_End)。簡單的電壓電池平衡并未區(qū)分是電量失衡還是阻抗失衡。因此，這種平衡不能保證完全充電后所有電池均獲得100%的電量。一種解決方案是使用電池電量監(jiān)測計，例如：bq208