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锂离子电池保护板的被动均衡和主动均衡方式
1.被动均衡
被动均衡一般通过电阻放电的方式,对电压较高的锂离子电池进行放电,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,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。
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。
主动均衡带来的好处显而易见:效率高,能量被转移,损耗只是变压器线圈损耗,占比小;均衡电流可以设计的大,达到几安甚至10A级别,均衡见效快。虽然有这些好处,主动均衡也带来了新的问题。首先是结构复杂,尤其是变压器方法。几十串甚至上百串电池要的开关矩阵如何设计,驱动要怎么控制,这都是令人头痛的问题。现在有主动均衡功能的BMS售价会高出被动均衡的很多,这也多少限制了主动均衡BMS的推广。
被动均衡适合于小容量、低串数的锂离子电池组应用,主动均衡适用于高串数、大容量的动力型锂离子电池组应用。对BMS来讲,除了均衡功能非常重要,背后的均衡策略更为重要。
锂离子电池保护板均衡原理
常用的均衡充电技术包括恒定分流电阻均衡充电、通断分流电阻均衡充电、平均电池电压均衡充电、开关电容均衡充电、降压型变换器均衡充电、电感均衡充电等。成组的锂离子电池串联充电时,应保证每节电池均衡充电,否则使用过程中会影响整组电池的性能和寿命。
锂离子电池在充电过程中,每节锂离子电池都设有一个均衡电路,在充电时通过锂离子电池保护板的均衡电路来控制每节电池的电压,使每一串电池保持相同状态,保证锂离子电池的性能和寿命。
假如锂离子电池保护板均衡电路设定的稳压电源是4.2V,当锂离子电池没有达到4.2V时,每节锂离子电池继续充电,均衡电路不起用途,充电电流继续从锂离子电池上通过:当锂离子电池有一个达到4.2V时,均衡电路开始工作,它会把电压一直稳定到4.2V,即充电电流就不再经过锂离子电池了。