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锂离子电池保护板的主动均衡和被动均衡有什么不同
锂离子电池保护板的主动均衡和被动均衡有什么不同
  • 发布时间:2020-09-28 16:56

锂离子电池保护板的主动均衡和被动均衡有什么不同

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1.被动均衡


被动均衡一般通过电阻放电的方式,对电压较高的电池进行放电,以热量形式释放电量,为其他电池争取更多充电时间。这样整个系统的电量受制于容量最少的电池。充电过程中,锂离子电池一般有一个充电上限保护电压值,当某一串电池达到此电压值后,锂离子电池保护板会切断充电回路,停止充电。假如充电时的电压超过这个数值,也就是俗称的过充,锂离子电池就有可能燃烧或者爆炸。因此,


被动均衡的优点是成本低和电路设计简单;而缺点为是以最低电池残余量为基准进行均衡,无法新增残量少的电池的容量,及均衡电量100%以热量形式被浪费。锂离子电池保护板一般都具备过充保护功能,防止电池过充。


如图2所示,充电过程中2号电池先被充电至保护电压值,触发锂离子电池保护板的保护机制,停止电池系统的充电,这样直接导致1号、3号电池无法充满。整个系统的满充电量受限于2号电池,这就是系统损失。为了新增电池系统的电量,锂离子电池保护板会在充电时均衡电池。如图3所示,均衡启动后,锂离子电池保护板会对2号电池进行放电,延迟其达到保护电压值的时间,这样1号、3号电池的充电时间也相应延长,进而提升整个电池系统的电量。但是,2号电池放电电量100%被转换成热量释放,造成了很大的浪费(2号电池的散热是系统的损失,也是电量的浪费)。


除了过充对电池会有严重影响外,过放也会造成电池严重损坏。同样,锂离子电池保护板具备过放保护功能。放电时,2号电池的电压到达放电保护值时,触发锂离子电池保护板的保护机制,停止系统放电,直接导致1号、3号电池的电池余量无法被完全使用,均衡启动后会改善系统过放。


被动均衡的优点是成本低和电路设计简单;而缺点为是以最低电池残余量为基准进行均衡,无法新增残量少的电池的容量,及均衡电量100%以热量形式被浪费。


2.主动均衡


主动均衡是以电量转移的方式进行均衡,效率高,损失小。不同厂家的方法不同,均衡电流也从1~10 A不等。目前市场上出现的很多主动均衡技术不成熟,导致电池过放,加速电池衰减的情况时有发生。市场上的主动均衡大多采用变压原理,依托于芯片厂家昂贵的芯片。并且此方式除了均衡芯片外,还要昂贵的变压器等周边零部件,体积较大,成本较高。


如图5所示,每6串电池为一组,取6串电池的总电量转移给容量小的电池。电感式主动均衡以物理转换为基础,集成了电源开关和微型电感,采用双向均衡方式,通过相近或相邻电池间的电荷转移均衡电池,并且不论电池处于放电、充电还是静置状态,都可以进行均衡,均衡效率高达92%。


2号电池将电量转移给1号、3号电池。高效的电荷转移,使得充电时3个电池的电压一直保持在均衡状态下,这样所有电池都能充满。锂离子电池保护板在放电时,也可均衡电池。1号、3号电池将电量转移给2号电池,3个电池的电压一直在均衡状态下放电,这样所有电池电量都能用完。


系统重要由单体电池保护板管理电路与整车控制器组成,单体电池管理电路由单体电池检测单元和单体电池均衡充电单元构成,检测单元采用基于自适应Kalman滤波算法计算单体电池sOC,均衡充电单元采用反激变换器实现由电池组整体向单体SOC较低的电池进行补充电,从而实现各单体电池SOC在可控制范围内的一致。


各单体电池管理电路之间的通信方式采用的是CAN总线通信,单体电池管理电路与整车控制器之间是通过CAN-USB总线适配器实现通信。整车控制器通过USB-CAN总线适配器与单体电池管理电路的CAN总线相连接,实现了对单体电池管理电路信息的发送和接收。通过采用CAN总线的分布式结构,减少了系统的连线,便于系统安装调试


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