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  • 你知道锂离子电池组常用的几种充电方法有哪些吗?

    你知道锂离子电池组常用的几种充电方法有哪些吗?

    随着全球多样化的发展,我们的生活也在不断变化着,包括我们接触的各种各样的电子产品,那么你一定不知道这些产品的一些组成,比如锂离子电池组。锂离子电池由于工作电压高、体积小、质量轻、无记忆效应、无污染、自放电小、循环寿命长,是一种理想电源。在实际使用中,为了获得更高的放电电压,一般将至少两只单体锂离子电池串联组成锂离子电池组使用。下面介绍几种锂离子电池组常用的充电方法: 1.普通的串联充电 目前,锂离子电池组的充电一般采用串联充电,这很重要,因为该串联充电方法结构简单,成本低廉且易于实现。然而,由于单个锂离子电池之间的容量,内阻,衰减特性,自放电等性能的差异,当对锂离子电池组进行串联充电时,电池组中容量最小的单个锂离子电池会首先要充满电,这时其他电池还没有充满电,如果继续串联充电,充满电的单节锂离子电池可能会过充电。 锂离子电池的过度充电将严重损害电池的性能,甚至可能引起爆炸而造成人身伤害。因此,为了防止单个锂离子电池过度充电,通常为锂离子电池组配备电池管理系统(BatteryManagementSystem,缩写为BMS),每个单个锂离子电池都通过电池管理系统进行过度充电来保护。串联充电时,如果单个锂离子电池的电压达到过充电保护电压,电池管理系统将切断整个串联充电电路并停止充电,以防止单个电池过充电,从而导致其他电池充电。锂离子电池无法充满电。 经过多年的发展,磷酸铁锂动力锂电池由于具有较高的安全性和良好的循环性能,已基本满足了电动汽车尤其是纯电动汽车的要求。该工艺基本上可用于批量生产条件。但是,磷酸铁锂电池的性能与其他锂离子电池不同,特别是其电压特性与锰酸锂电池和氧化钴锂电池不同。 2.电池管理系统和充电机协调配合串联充电 电池管理系统和充电器协调充电模式的原理是:电池管理系统监视电池的当前状态(例如温度,单节电池电压,电池工作电流,一致性和温度上升等)。并使用这些参数估算当前电池的最大允许充电电流;在充电过程中,电池管理系统和充电器通过通讯线连接,实现数据共享。电池管理系统将总电压,最大单电池电压,最大温度,温度升高,最大允许充电电压,最大允许单电池电压和最大允许充电电流等参数实时传输给充电器,充电器可以根据连接至电池管理系统提供的信息会更改其自身的充电策略和输出电流。 当电池管理系统提供的最大允许充电电流高于充电器的设计电流容量时,将根据设计的最大输出电流对充电器进行充电;当电池电压和温度超过极限值时,电池管理系统可以实时检测并及时通知充电。当充电电流大于最大允许充电电流时,充电器开始遵循最大允许充电电流,即有效防止电池过度充电,达到延长电池寿命的目的。一旦在充电过程中发生故障,电池管理系统便可以将最大允许充电电流设置为0,从而迫使充电器停止运行,从而防止事故发生并确保充电的安全性。 3.并联充电 为了解决电池组中的一些单电池的过充电和欠充电的问题,已经开发了并行充电方法。但是,并行充电方法需要使用多个低电压,大电流充电电源为每个单个电池充电。存在诸如充电电源成本高,可靠性低,充电效率低以及连接线直径较粗的缺陷。 4.串联大电流充电加小电流并联充电 由于上述三种充电方法存在一定问题,因此我开发了一种最适合高压电池组,尤其是电动汽车电池组的充电方法,即电池管理系统和充电器要配合大电流串联使用充电和持续充电。电压极限电流小电流并联充电模式。 相信通过阅读上面的内容,大家对锂离子电池组有了初步的了解,同时也希望大家在学习过程中,做好总结,这样才能不断提升自己的设计水平。

    时间:2021-05-05 关键词: 锂离子电池组 串联充电 并联充电

  • 关于常见的两种锂离子电池组的充电方法解析

    关于常见的两种锂离子电池组的充电方法解析

    随着社会的快速发展,我们的锂离子电池也在快速发展,那么你知道锂离子电池的详细资料解析吗?接下来让小编带领大家来详细地了解有关的知识。锂离子电池由于工作电压高、体积小、质量轻、无记忆效应、无污染、自放电小、循环寿命长,是一种理想电源。在实际使用中,为了获得更高的放电电压,一般将至少两只单体锂离子电池串联组成锂离子电池组使用。目前,锂离子电池组已经广泛应用于笔记本电脑、电动自行车和备用电源等多种领域。 因此如何在充电时将锂离子电池组使用好显得尤为关键,现将锂离子电池组常用的几种充电方法以及本人认为的最适合的充电方法试述如下: 1普通的串联充电 目前,锂离子电池组的充电一般采用串联充电,这很重要,因为该串联充电方法结构简单,成本低廉且易于实现。但是,由于单节锂离子电池之间的容量,内阻,衰减特性,自放电等性能的差异,当对锂离子电池组进行串联充电时,容量最小的单节锂离子电池电池组中的电池将先充满电,此时,其他电池还没有充满电,如果继续串联充电,充满电的单节锂离子电池可能会过充电。 锂离子电池的过度充电将严重损害电池的性能,甚至可能引起爆炸,从而造成人身伤害。因此,为了防止单个锂离子电池过度充电,通常为锂离子电池组配备电池管理系统(BatteryManagementSystem,缩写为BMS),每个单个锂离子电池都通过电池管理系统进行过度充电来保护。 串联充电时,如果单个锂离子电池的电压达到过充电保护电压,电池管理系统将切断整个串联充电电路并停止充电,以防止单个电池过充电,从而导致其他电池充电。锂离子电池无法充满电。 经过多年的发展,磷酸铁锂动力锂电池由于具有较高的安全性和良好的循环性能,已基本满足了电动汽车尤其是纯电动汽车的要求。该工艺基本上可用于批量生产。但是,磷酸铁锂电池的性能与其他锂离子电池不同,特别是其电压特性与锰酸锂电池和氧化钴锂电池不同。另外,尽管某些电池管理系统具有均衡功能,但由于成本,散热,可靠性等方面的考虑,电池管理系统的均衡电流通常比串联充电的电流小得多,因此均衡效果不是很好。很明显,它将出现。一些单节电池未充满电,这对于需要大电流充电的锂离子电池组尤其明显,例如电动汽车的锂离子电池组。 2电池管理系统和充电机协调配合串联充电 电池管理系统是最全面了解电池性能和状态的设备。因此,通过在电池管理系统与充电器之间建立连接,充电器可以实时了解电池信息,从而更有效地解决了电池充电时间。 电池管理系统和充电器协调充电模式的原理是:电池管理系统监视电池的当前状态(例如温度,单节电池电压,电池工作电流,一致性和温度上升等)。 并使用这些参数估算当前电池的最大允许充电电流;在充电过程中,电池管理系统和充电器通过通讯线连接,实现数据共享。电池管理系统将总电压,最大单电池电压,最大温度,温度升高,最大允许充电电压,最大允许单电池电压和最大允许充电电流等参数实时传送给充电器,充电器可以根据连接至电池管理系统提供的信息会更改其自身的充电策略和输出电流。 当电池管理系统提供的最大允许充电电流高于充电器的设计电流容量时,将根据设计的最大输出电流对充电器进行充电;当电池电压和温度超过限值时,电池管理系统可以实时检测并及时通知充电。当充电电流大于最大允许充电电流时,充电器开始遵循最大允许充电电流,有效防止电池过度充电,达到延长电池寿命的目的。一旦在充电过程中发生故障,电池管理系统便可以将最大允许充电电流设置为0,从而迫使充电器停止运行,从而防止事故发生并确保充电的安全性。

    时间:2021-05-02 关键词: 并联 串联 锂离子电池组

  • 你知道现在的新能源汽车锂离子电池组寿命影响因素吗?

    你知道现在的新能源汽车锂离子电池组寿命影响因素吗?

    在科学技术高度发达的今天,各种各样的高科技出现在我们的生活中,为我们的生活带来便利,那么你知道这些高科技可能会含有的汽车锂离子电池吗?随着新能源汽车的迅速普及,主要的汽车制造商也看到了电动汽车的发展前景。许多制造商已经开始尝试推出电动汽车。但是,就目前的情况而言,电动汽车仍然存在一些未解决的问题。例如,缓慢的充电,短的续航里程等,但是在这些问题中,还有一些重要的问题,对于电动汽车的电池寿命,消费者通常会忽略这些重要的问题。但是,似乎可以解决此问题。 许多人一直对启动新能源汽车感到犹豫,这主要是因为人们对锂离子电池组的寿命存有疑问。在讨论动力锂电池组的寿命之前,我们应该首先了解锂离子电池的循环次数。由于当前使用的大多数动力锂离子电池组都是三元锂离子电池,因此我们将一个完整的充电和放电循环称为一个循环。例如,当仍有40%的电量时,我们会对电池充满电,而当达到40%的电量时,则不算为一个周期。我们必须用完剩余的40%的电量,然后将其充电至40%的电量才能完成一个完整的循环。 盐浴方式延长寿命 澳大利亚联邦科学与工业研究组织(CSIRO)昨天发表了一份研究报告,称该机构的科学家发明了一种更简单的方法来延长可充电锂离子电池的寿命。该机构将该方法命名为盐浴。 据报道,该改革方法是由CSIRO与皇家墨尔本理工学院和昆士兰理工大学合作发现的。根据CSIRO研究人员的说法,他们使用的材料是离子液体,也称为室温熔融盐。它是透明,无色,无味和阻燃的独特液体。这些材料可以在电极的表面上使用。形成保护膜以在使用过程中保持电池稳定。电池处理的过程和原理如下:在组装电池之前,将锂金属电极浸入包含离子液体和锂盐的混合电解质中。经过这种处理,不仅可以延长电池寿命,而且可以提高电池寿命。随着时间的延长,性能和安全性也可以得到一定程度的提高。 锂离子电池的寿命 在这个阶段,各种制造商试图开发的电动汽车中的电池基本上是电池(主要是锂离子电池)和燃料动力电池。燃料电池的研发成本和维护成本较高(燃料电池的维护成本约为电池成本)。三到四倍左右),这不适合目前电动汽车的发展。因此,除了提及它之外,只需谈论一下现在常用的锂离子电池即可。 普通电子产品上锂离子电池的使用寿命约为5至20年,平均8年。以目前的技术水平,电动汽车中锂离子电池的使用寿命仅为3-5年左右。当电动汽车上的电池容量降至初始容量的80%以下时,电动汽车的行驶里程将大大减少。当电池容量下降到70%以下时,必须更换电池。对于许多当前的纯电动汽车,电池的成本约占汽车总成本的40%。换句话说,更换电池等同于更换小型汽车。 电动汽车电池寿命短的原因无非是工作环境和大规模充放电的影响。就工作环境而言,在高温或低温下使用电动汽车电池将对锂离子电池的寿命产生影响。这种影响通常是人类无法控制的。毕竟,驾驶的外部环境使人们的选择性较低。在充电和放电方面,当前的电动汽车充电方法基本上是两个家用充电桩和快速充电桩。以世界上最著名的电动汽车特斯拉为例。特斯拉的增压器可在20分钟内为汽车的一半电量充电,峰值充电速度超过每小时500公里,并且是最高的充电功率。有120千瓦。 这种充电对电池寿命的影响不小。根据国外统计,特斯拉在10,000公里内的电池衰减效率约为1%。如果长时间使用快速充电,衰减效率将更快,其中包括特斯拉。大多数电动汽车工厂所包括的电池下降量都不包括在保修里程中,因此电池寿命对汽车的影响足以引起用户的注意。以上就是汽车锂离子电池的一些值得大家学习的详细资料解析,希望在大家刚接触的过程中,能够给大家一定的帮助,如果有问题,也可以和小编一起探讨。

    时间:2021-05-02 关键词: 新能源汽车 三元锂离子电池组 锂离子电池组

  • 关于锂离子电池组均衡充电方法以及充电原理解析

    关于锂离子电池组均衡充电方法以及充电原理解析

    在生活中,你可能接触过各种各样的电子产品,那么你可能并不知道它的一些组成部分,比如它可能含有的锂电池组,那么接下来让小编带领大家一起学习锂电池组均衡充电。均衡是解决电池单体差异性的关键技术,针对锂电池成组使用,各节锂电池均要求充电过电压、放电欠电压、过流、短路的保护,充电过程中要实现整组电池均衡充电的问题。 电荷均衡(缩写为相等电荷)是用于平衡电池特性的电荷。它是指在使用电池期间由于电池的个体差异和温度差异而导致的电池端子电压的不平衡。为了避免这种不平衡趋势的恶化,有必要增加电池组的充电电压并激活电池并对其充电,以平衡锂电池组中每个电池的特性并延长电池的维护方法。 常用的均衡充电技术包括恒定并联电阻均衡充电,开关并联电阻均衡充电,平均电池电压均衡充电,开关电容器均衡充电,降压转换器均衡充电,电感均衡充电等。对一组锂充电时串联电池,请确保每个电池均以均衡的方式充电,否则在使用过程中会影响整组电池的性能和寿命。现有的单节锂电池保护芯片不具有平衡的充电控制功能。多节锂电池保护芯片的平衡充电控制功能需要一个外部CPU。它是通过与保护芯片的串行通信来实现的,这增加了保护电路的复杂性。设计的程度和难度降低了系统的效率和可靠性,并增加了功耗。 锂动力锂电池平衡的含义是利用电力电子技术将锂离子锂动力锂电池单元或锂动力锂离子电池组的电压偏差保持在预期范围内,从而确保每个锂动力锂电池电池在预期范围内。在正常使用期间,请保持相同的状态,以防止过度充电和过度放电。如果不执行平衡控制,则随着充电和放电周期的增加,每个锂动力锂电池的电压将逐渐不同,使用寿命将大大降低。 在使用组装好的锂动力锂电池组装车辆的过程中,由于自放电的程度和部件的温度,也会出现单体不一致的现象。锂动力锂电池单体的不一致性会影响锂动力锂电池组。充放电特性。研究表明,锂动力锂电池组容量的20%差异将带来锂动力锂电池组容量损失的40%。 在用于锂电池组的生产的相对较长的存储时间的情况下,由于保护板的每个电路的静态功耗和每个电池单元的自放电率不同,因此电池组的电池组的电压会降低。整个电池组不一致。均衡具有使锂电池组的电压均衡的功能,从而达到对电池组容量进行完全充电和完全放电的效果,从而使电池组能够发挥最大的作用。 常用的锂电池组均衡充电技术包括恒定并联电阻均衡充电,开关并联电阻均衡充电,平均电池电压均衡充电,开关电容器均衡充电,降压转换器均衡充电,电感均衡充电等。电池串联时,应平衡和充电,否则在使用过程中会影响整个电池组的性能和寿命。 锂动力锂电池单元之间的一致性是对锂动力锂电池容量最直接,最重要的影响,因为锂动力锂电池的容量是无法在短时间内直接测量的参数,但是锂动力锂电池的单体容量与其开路电压一一对应。锂动力锂电池电芯的电压可以实时在线测量,为测量锂动力锂电池电芯的浓度水平提供了有利条件。在电池管理系统的管理策略中,存在放电终止条件,充电终止条件等,其中将锂动力锂电池单元的电压值用作触发条件。 该位置处的参数是锂动力锂电池单元的电压一致性的过度差异直接限制了锂动力锂电池组的充电和放电功率。基于此,使用锂动力锂电池均衡方法解决已投入使用的锂动力锂电池组的电压差过大的问题,是提高锂动力电池容量的有效措施。锂电池组,延长使用寿命。锂动力锂电池的使用寿命。 相信通过阅读上面的内容,大家对锂电池组均衡充电有了初步的了解,同时也希望大家在学习过程中,做好总结,这样才能不断提升自己的设计水平。

    时间:2021-04-20 关键词: 过流 均衡充电 锂离子电池组

  • 锂电池组在线监测系统的研制

    锂电池组在线监测系统的研制

    具有高电压、高容量、循环寿命长、安全性能好等优点的锂离子电池,在便携式电子设备、电动汽车、空间技术、国防工业等多方面具有广阔的应用前景。由若干节锂离子电池经串联组成的动力锂离子电池组目前应用最为广泛。由于每节单体电池的电压不一致,使用中电池不允许过充电、过放电,电池的性能和寿命受温度影响较大等特点,必须对串联锂离子电池组进行监测,确保在使用中锂离子电池具有良好的状态,或者使用中电池出现问题立即报警,电源管理系统立即采取保障措施,并提醒相关人员检修。单体电压和电池组的温度是辨别串联锂离子电池组是否正常工作的主要技术指标。文献[1]采用直接采样法,将要测量的单体电池电压存储在非电容上进行测量。该方法反应时间慢、误差较大、控制复杂; 文献[2]采用运放和光藕继电器来测量串联电池组的单体电压。该方法对光耦的线性度要求很高,导致硬件成本较高。目前,直接采用集成芯片的串联锂离子电池组监控系统受到青睐,但该方法串联电池的数目固定,导致应用不灵活、硬件成本高等缺点。文中研制了一种动力锂离子电池组监测系统,对串联锂离子电池组的单体电压和电池组的温度进行在线监测,当单体电池电压偏离规定区间时,监测系统启动报警程序进行声、光报警; 当电池组温度偏离规定的区间时,监测系统启动风扇或加热控制电路,并存储有关数据,确保电池组正常工作。整个监测系统具有连续测量分量、简单经济、精度高和可靠性高的特点。 1 技术和方案 1. 1 系统结构 串联锂离子电池组监测系统包括采用51 系列单片机的核心控制模块、锂离子电池组状态采集模块、信号调理模块,报警及处理系统模块,监测系统可以通过RS485 接口与PC 机组成分布式监测系统,实现一台PC 监测多个串联电池组,系统结构框图如图1 所示。 状态采集模块包括对单体电池的电压和电池组的温度等参数进行采集,然后待测量信号进行处理,通过A/D转换器采样后传输给单片机进行数据处理,将有效数据通过串口传到本地PC 机,监测人员可以通过对状态数据的进行分析从而掌握电池组的工作情况,对不安全的状态进行及时的处理,确保其工作的可靠性。   图1 串联锂离子电池组监测系统结构图 1. 2 串联锂离子电池组的共地问题 串联锂离子电池组电压测量的方法有多种,最简单的是电阻分压测量方法,该方法缺点是大阻值电阻的漂移误差和电阻漏电流导致测量精度低,且影响电池组的一致性。另外一种较为常用的方法是每一个单体电池用一个隔离运算放大器,但是它的体积大且价格高,适于测量精度要求高且不考虑漏电流和成本的场合。设计选用德州仪器公司的INA117 来解决串联锂离子电池组的共地问题[3].INA117 的失真为0. 001%; 共模拟制比最小86 dB,共模输入电压范围± 200 V,适合于高精度的测量。 INA117 内置了380 kΩ、20 kΩ 和21. 1 kΩ3 个电阻,因此外部电路省去精密电阻,减少了精密电阻带来的误差和系统复杂程度。图2 是INA117 输出1 节电池电压的接法,6 脚和1 脚之间的电压就是1 节电池两端的电压差。   图2 INA117 输出电压是两输入电压之差的接法 该检测系统采用16 个INA117 分别把16 节锂离子电池的单体电压挑选出来。如果它们的1 脚都接相同的地,就可以使16 个INA117 都有相同的信号地,A/D 转换器进行采样。共地点选在第8 节电池负极和第9 节电池正极的连接处。 每节锂离子电池最高电压为5 V,由图3 可得,第1 个INA117 的3 脚的输入电势最高为40 V.同理,第16 个INA117 的2 脚输入电势最低为- 40 V.第1 至8 个INA117 的输出电压为正,第9 至16 个INA117 的输出电压为负,所以多选一模拟开关和A/D 转换器都要求可以输入正、负电压。多选一模拟开关选用MUX16,为16 选1 可正负电压输入模拟开关,因此16节电池只需1 个MUX16.但由于单片机IO 口有限,文中用一片74LS154 扩展了IO 口,仅用单片机的4 个IO 口即可控制MUX16 分别选通单节锂离子电池进行电压采样。   图3 16 个INA117 的共地点接法 1. 3 A/D 转换器 监测电池组无需用很高的采样速度采样每节电池的电压,16 节电池电压的采样共用1 个A/D 转换器[4]。各节电池输入的测量电压通过多选一模拟开关MUX16 与A/D 转换器连接。根据电池电压的更新周期和电压要求,A/D 转换器传送给单片机的电压转换值误差最大为10 mV.选择美信公司MAX1272. MAX1272 是具有故障保护、可通过软件选择输入范围的12 位串行模拟数字转换器,使用SPI 三线通信协议,+ 5 V 供电,模拟输入电压范围0 ~ 10 V,0 ~ 5 V,± 10 V,± 5 V.内部自带+ 4. 096 V 参考电压。当采用内部+ 4. 096 V 参考电压时,理想情况下模拟电压输入对应的数字输出,如表1 所示。   表1 理想情况下模拟电压输入对应的数字输出 由表1 可知,MAX1272 输出的数字量最高位是符号位,余下的11 位是数据。负数以补码的形式给出。 参考电压为+ 4. 096 V 时,1LSB = 1. 220 7 mV. MAX1272 的最大量化误差,加上非线性、失调等误差的影响,总误差约为5 mV.INA117 精度高,正常情况下,误差在1 mV 以内。因此,使用INA117 和MAX1272 的组合,可以满足串联锂离子电池组电池监测系统在电压误差10 mV 以下的要求。需要更高的电压精度,需要选用更高分辨率的A/D 转换器。 MAX1272 的线路连接图如图4 所示。   图4 MAX1272 的线路连接图 图4 中MAX1272 采用了内部参考电压,6 脚VREF 和地之间接2. 2 μF 钽电容和0. 1 μF 陶瓷电容。 PCB 布线时,这两个电容都要求尽量接近MAX1272。 1. 4 温度监测 针对串联电池组,传统的测温方法多采用模拟温度传感器进行测量,在数据的采集和传输过程中易受外界环境的干扰,从而使测得的结果误差较大,且当测量点较多时,连线较复杂。文中采用单片机和单总线数字式温度传感器DS18B20 来解决上述问题[5]。其原理如图5 所示。   图5 温度巡回检测系统框图 采用外部5 V 供电,总线上可挂接多片DS18B20,且可以同时进行精确的温度转换,而无需外接驱动电路。测温范围- 55 ~ + 125 ℃; 测温精度: 在- 10 ~+ 85 ℃范围内的精度为± 0. 5 ℃; 在温度采集过程中,单片机芯片需对DS18B20 发命令字,同时也需要读取由DS18B20 采集到的温度。因此,单片机控制器的I /O必须被设置为具有双向传输数据能力。 本检测系统每隔一节锂离子电池在总线上挂接一片DS18B20,设置8 个温度监测点,同时检测8 点温度。实际应用时由单片机软件判断出需要显示的温度值: 当温度高于10 ℃时,显示8 个温度点中最高的温度值; 当温度低于10 ℃时,显示8 个温度点中最低的温度值,达到有效合理的温度监控效果。 1. 5 风扇及加热控制电路 对于电池的散热问题,设计了风扇控制电路,通过对测量到的电池温度值进行判断,决定风扇的开启或关闭。当温度过高时,单片机将发出信号开启风扇。 电路如图6 所示,FAN 为低电平时,晶体管9014 不导通,此时继电器无动作; 当FAN 为高电平时,晶体管9014 导通,使得继电器触点吸合,风扇在24 V 电源电压的供电下开始工作。   图6 风扇控制电路 对于应用环境复杂的串联锂离子电池组,除了要考虑温度过高的情况,还要考虑温度过低的情况。因为电池在温度过低的环境下运行时,会使锂离子活性变差,嵌入和脱出能力下降,容易在石墨晶体表面沉积,形成锂金属。形成的锂金属会与电解液发生不可逆的反应。 如果锂离子电池长期在低温下工作,则将使电池的容量下降明显。因此根据需要设计了加热器控制电路,原理如风扇控制电路。 2 监测系统的性能 实测证明,使用INA117、16 选1 模拟开关MUX16、MAX1272、51 单片机和DS18B20 的串联锂离子电池组监测系统监测16 节3. 7 V 锂离子电池,电压的测量误差完全在10 mV 以内。温度方面,由于DS18B20 精度较高,温度误差在1 ℃以内。电压和温度的测量均达到要求,系统运行可靠。当串联锂离子电池组任何一节电池电压< 2. 2 V 时,单片机调用轻度报警程序进行声光报警,并通报存在问题的电池。 当串联锂离子电池组任何一节电池电压> 5 V 时,单片机调用严重报警程序进行声光报警。如果温度值超出预设温度值的容许范围,串联锂离子电池组监测系统进行声光报警。风扇和加热控制电路均能根据设定温度正常启动控制电路。当温度低于5 ℃时,启动加热控制电路; 温度高于50 ℃时,启动风扇控制电路。 3 结束语 串联锂离子电池组检测系统,采用高共模抑制比差分运放INA117 解决了共地问题,监测电压误差正负10 mV,如要进一步提高检测精度,可以选用高位A/D转换器。检测时,锂离子电池是串联接在检测模块上的,要保证接线正确。根据实际应用,可把几个检测系统串接起来检测更多的串联锂离子电池组,但要确保共模电压不超过INA117 的最大保护共模电压范围。

    时间:2019-08-28 关键词: 温度监测 单体电压 锂离子电池组

  • 串联锂离子电池组监测系统的设计

    具有高电压、高容量、循环寿命长、安全性能好等优点的锂离子电池,在便携式电子设备、电动汽车、空间技术、国防工业等多方面具有广阔的应用前景。由若干节锂离子电池经串联组成的动力锂离子电池组目前应用最为广泛。由于每节单体电池的电压不一致,使用中电池不允许过充电、过放电,电池的性能和寿命受温度影响较大等特点,必须对串联锂离子电池组进行监测,确保在使用中锂离子电池具有良好的状态,或者使用中电池出现问题立即报警,电源管理系统立即采取保障措施,并提醒相关人员检修。单体电压和电池组的温度是辨别串联锂离子电池组是否正常工作的主要技术指标。文献[1]采用直接采样法,将要测量的单体电池电压存储在非电容上进行测量。该方法反应时间慢、误差较大、控制复杂; 文献[2]采用运放和光藕继电器来测量串联电池组的单体电压。该方法对光耦的线性度要求很高,导致硬件成本较高。目前,直接采用集成芯片的串联锂离子电池组监控系统受到青睐,但该方法串联电池的数目固定,导致应用不灵活、硬件成本高等缺点。文中研制了一种动力锂离子电池组监测系统,对串联锂离子电池组的单体电压和电池组的温度进行在线监测,当单体电池电压偏离规定区间时,监测系统启动报警程序进行声、光报警; 当电池组温度偏离规定的区间时,监测系统启动风扇或加热控制电路,并存储有关数据,确保电池组正常工作。整个监测系统具有连续测量分量、简单经济、精度高和可靠性高的特点。 1 技术和方案 1. 1 系统结构 串联锂离子电池组监测系统包括采用51 系列单片机的核心控制模块、锂离子电池组状态采集模块、信号调理模块,报警及处理系统模块,监测系统可以通过RS485 接口与PC 机组成分布式监测系统,实现一台PC 监测多个串联电池组,系统结构框图如图1 所示。 状态采集模块包括对单体电池的电压和电池组的温度等参数进行采集,然后待测量信号进行处理,通过A/D转换器采样后传输给单片机进行数据处理,将有效数据通过串口传到本地PC 机,监测人员可以通过对状态数据的进行分析从而掌握电池组的工作情况,对不安全的状态进行及时的处理,确保其工作的可靠性。   图1 串联锂离子电池组监测系统结构图 1. 2 串联锂离子电池组的共地问题 串联锂离子电池组电压测量的方法有多种,最简单的是电阻分压测量方法,该方法缺点是大阻值电阻的漂移误差和电阻漏电流导致测量精度低,且影响电池组的一致性。另外一种较为常用的方法是每一个单体电池用一个隔离运算放大器,但是它的体积大且价格高,适于测量精度要求高且不考虑漏电流和成本的场合。设计选用德州仪器公司的INA117 来解决串联锂离子电池组的共地问题[3].INA117 的失真为0. 001%; 共模拟制比最小86 dB,共模输入电压范围± 200 V,适合于高精度的测量。 INA117 内置了380 kΩ、20 kΩ 和21. 1 kΩ3 个电阻,因此外部电路省去精密电阻,减少了精密电阻带来的误差和系统复杂程度。图2 是INA117 输出1 节电池电压的接法,6 脚和1 脚之间的电压就是1 节电池两端的电压差。   图2 INA117 输出电压是两输入电压之差的接法 该检测系统采用16 个INA117 分别把16 节锂离子电池的单体电压挑选出来。如果它们的1 脚都接相同的地,就可以使16 个INA117 都有相同的信号地,A/D 转换器进行采样。共地点选在第8 节电池负极和第9 节电池正极的连接处。 每节锂离子电池最高电压为5 V,由图3 可得,第1 个INA117 的3 脚的输入电势最高为40 V.同理,第16 个INA117 的2 脚输入电势最低为- 40 V.第1 至8 个INA117 的输出电压为正,第9 至16 个INA117 的输出电压为负,所以多选一模拟开关和A/D 转换器都要求可以输入正、负电压。多选一模拟开关选用MUX16,为16 选1 可正负电压输入模拟开关,因此16节电池只需1 个MUX16.但由于单片机IO 口有限,文中用一片74LS154 扩展了IO 口,仅用单片机的4 个IO 口即可控制MUX16 分别选通单节锂离子电池进行电压采样。   图3 16 个INA117 的共地点接法 1. 3 A/D 转换器 监测电池组无需用很高的采样速度采样每节电池的电压,16 节电池电压的采样共用1 个A/D 转换器[4]。各节电池输入的测量电压通过多选一模拟开关MUX16 与A/D 转换器连接。根据电池电压的更新周期和电压要求,A/D 转换器传送给单片机的电压转换值误差最大为10 mV.选择美信公司MAX1272. MAX1272 是具有故障保护、可通过软件选择输入范围的12 位串行模拟数字转换器,使用SPI 三线通信协议,+ 5 V 供电,模拟输入电压范围0 ~ 10 V,0 ~ 5 V,± 10 V,± 5 V.内部自带+ 4. 096 V 参考电压。当采用内部+ 4. 096 V 参考电压时,理想情况下模拟电压输入对应的数字输出,如表1 所示。 表1 理想情况下模拟电压输入对应的数字输出   由表1 可知,MAX1272 输出的数字量最高位是符号位,余下的11 位是数据。负数以补码的形式给出。 参考电压为+ 4. 096 V 时,1LSB = 1. 220 7 mV. MAX1272 的最大量化误差,加上非线性、失调等误差的影响,总误差约为5 mV.INA117 精度高,正常情况下,误差在1 mV 以内。因此,使用INA117 和MAX1272 的组合,可以满足串联锂离子电池组电池监测系统在电压误差10 mV 以下的要求。需要更高的电压精度,需要选用更高分辨率的A/D 转换器。 MAX1272 的线路连接图如图4 所示。   图4 MAX1272 的线路连接图 图4 中MAX1272 采用了内部参考电压,6 脚VREF 和地之间接2. 2 μF 钽电容和0. 1 μF 陶瓷电容。 PCB 布线时,这两个电容都要求尽量接近MAX1272。 1. 4 温度监测 针对串联电池组,传统的测温方法多采用模拟温度传感器进行测量,在数据的采集和传输过程中易受外界环境的干扰,从而使测得的结果误差较大,且当测量点较多时,连线较复杂。文中采用单片机和单总线数字式温度传感器DS18B20 来解决上述问题[5]。其原理如图5 所示。   图5 温度巡回检测系统框图 采用外部5 V 供电,总线上可挂接多片DS18B20,且可以同时进行精确的温度转换,而无需外接驱动电路。测温范围- 55 ~ + 125 ℃; 测温精度: 在- 10 ~+ 85 ℃范围内的精度为± 0. 5 ℃; 在温度采集过程中,单片机芯片需对DS18B20 发命令字,同时也需要读取由DS18B20 采集到的温度。因此,单片机控制器的I /O必须被设置为具有双向传输数据能力。 本检测系统每隔一节锂离子电池在总线上挂接一片DS18B20,设置8 个温度监测点,同时检测8 点温度。实际应用时由单片机软件判断出需要显示的温度值: 当温度高于10 ℃时,显示8 个温度点中最高的温度值; 当温度低于10 ℃时,显示8 个温度点中最低的温度值,达到有效合理的温度监控效果。 1. 5 风扇及加热控制电路 对于电池的散热问题,设计了风扇控制电路,通过对测量到的电池温度值进行判断,决定风扇的开启或关闭。当温度过高时,单片机将发出信号开启风扇。 电路如图6 所示,FAN 为低电平时,晶体管9014 不导通,此时继电器无动作; 当FAN 为高电平时,晶体管9014 导通,使得继电器触点吸合,风扇在24 V 电源电压的供电下开始工作。   图6 风扇控制电路 对于应用环境复杂的串联锂离子电池组,除了要考虑温度过高的情况,还要考虑温度过低的情况。因为电池在温度过低的环境下运行时,会使锂离子活性变差,嵌入和脱出能力下降,容易在石墨晶体表面沉积,形成锂金属。形成的锂金属会与电解液发生不可逆的反应。 如果锂离子电池长期在低温下工作,则将使电池的容量下降明显。因此根据需要设计了加热器控制电路,原理如风扇控制电路。 2 监测系统的性能 实测证明,使用INA117、16 选1 模拟开关MUX16、MAX1272、51 单片机和DS18B20 的串联锂离子电池组监测系统监测16 节3. 7 V 锂离子电池,电压的测量误差完全在10 mV 以内。温度方面,由于DS18B20 精度较高,温度误差在1 ℃以内。电压和温度的测量均达到要求,系统运行可靠。当串联锂离子电池组任何一节电池电压< 2. 2 V 时,单片机调用轻度报警程序进行声光报警,并通报存在问题的电池。 当串联锂离子电池组任何一节电池电压> 5 V 时,单片机调用严重报警程序进行声光报警。如果温度值超出预设温度值的容许范围,串联锂离子电池组监测系统进行声光报警。风扇和加热控制电路均能根据设定温度正常启动控制电路。当温度低于5 ℃时,启动加热控制电路; 温度高于50 ℃时,启动风扇控制电路。 3 结束语 串联锂离子电池组检测系统,采用高共模抑制比差分运放INA117 解决了共地问题,监测电压误差正负10 mV,如要进一步提高检测精度,可以选用高位A/D转换器。检测时,锂离子电池是串联接在检测模块上的,要保证接线正确。根据实际应用,可把几个检测系统串接起来检测更多的串联锂离子电池组,但要确保共模电压不超过INA117 的最大保护共模电压范围。

    时间:2019-07-16 关键词: 监测系统 串联 锂离子电池组

  • 探析锂离子电池组的主动充电平衡法

    探析锂离子电池组的主动充电平衡法

      位于慕尼黑的英飞凌科技公司汽车系统工程部门最近接到一项开发E-Cart的任务。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提供动力,当时开发人员就意识到对其进行带充电平衡的电池管理是绝对必要的。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来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)。  图1:E-Cart原型  电池系统架构  镍镉电池与随后出现的镍氢电池多年来一直主宰着电池市场。锂离子电池是最近才进入市场的,但由于其性能有极大提高,因此其市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。  模块化结构在对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个电池单元串联之后就组成了一个模块(block)。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。锂离子电池单元的电压通常在3.3V到3.6V之间,因此一个电池模块的电压约在30V到45V之间。  混合动力车的驱动需要450V左右的直流电源电压。为了根据充电状态来补偿电池单元电压的变化,比较合适的做法是在电池组和发动机之间连接一个DC-DC转换器。这个转换器还可以限制电池组输出的电流。  为确保DC-DC转换器工作在最佳状态,要求电池组电压在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  如果电压超出允许的范围,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,上限电压为3.6V),电池就可能出现不可逆转的损坏。其结果至少是加快电池的自放电速度。电池输出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。  图2: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。在一个强大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中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中,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。但该方法只适用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几小时。  2.主动平衡法:相关资料中有很多种主动平衡法,均需要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量存储在一个磁场中。该电路中的关键元件是一个变压器。电路原型是由英飞凌的开发小组与VOGT电子元件GmbH公司共同开发的。其作用是:  a. 在电池单元之间转移能量  b. 将多个单独的电池单元电压复接至一个基于地电压的模数转换器(ADC)输入端  该电路是按照回扫变压器原理构造的。这类变压器能够将能量存储在磁场中。其铁氧体磁心中的气隙增大了磁阻,因此可以避免磁心材料出现磁饱和。  该变压器两侧的电路是不同的:  a. 初级线圈与整个电池组相连  b. 次级线圈与每个电池单元相连  该变压器的一种实用模型支持多达12个电池单元。变压器的可能连接数量限制了电池单元的个数。上述原型变压器有28个引脚。  其中的开关采用OptiMOS3系列的MOSFET,它们的导通电阻极低,因此其传导损耗可以忽略不计(见图3)。  图3:电池管理模块的原理图  图中的每个模块都受英飞凌公司的8位先进微控制器XC886CLM控制。这种微控制器自带闪存程序和一个32KB的数据存储器。此外,它还有两个基于硬件的CAN接口,支持通过公共汽车控制器局域网(CAN)总线协议与下面的处理器负载通信。它还包含一个基于硬件的乘除法单元,可用于加快计算过程。  平衡方法  由于变压器可以双向工作,因此我们可以根据情况采取两种不同的平衡方法。在对所有电池单元进行电压扫描之后(电压扫描的细节将在后面介绍),计算平均值,然后检查电压偏离平均值最大的电池单元。如果其电压低于平均值,就采用底部平衡法(bottom-balancing),如果其电压高于平均值,就采用顶部平衡法(top-balancing)。  1.底部平衡法:图4所示例子就是采用的底部平衡法。扫描发现电池单元2是最弱的单元,必须对其进行增强。  图4:锂离子电池的底部充电平衡原理  此时闭合主开关(“prim”),电池组开始对变压器充电。主开关断开后,变压器存储的能量就可以转移至选定的电池单元。相应的次级(“sec”)开关——在本例中是开关sec2——闭合后,就开始能量转移。  每个周期均包含两个主动脉冲和一个暂停。在本例中,40毫秒的周期转换为频率就是25kHz。在设计变压器时,其工作频段应在20kHz以上,以避免出现人类听觉频率范围内可感知的啸叫噪音。这种声音是由变压器铁氧体磁心的磁致伸缩导致的。  尤其是当某个电池单元的电压已经达到SoC的下限时,底部平衡法能够帮助延长整个电池组的工作时间。只要电池组提供的电流低于平均平衡电流,车辆就能继续工作,直到最后一块电池单元也被耗尽。  2.顶部平衡法:如果某个电池单元的电压高于其他单元,那么就需要将其中的能量导出,这在充电模式下尤其必要。如果不进行平衡,充电过程在第一块电池单元充满之后就不得不立即停止。采用平衡之后则可以通过保持所有电池单元的电压相等而避免发生过早停止充电的情况。  图5:锂离子电池的顶部充电平衡原理  图5给出了顶部平衡模式下的能量流动情况。在电压扫描之后,发现电池单元5是整个电池组中电压最高的单元。此时闭合开关sec5,电流从电池流向变压器。由于自感的存在,电流随时间线性增大。而由于自感是变压器的一个固有特性,因此开关的导通时间就决定了能够达到的最大电流值。电池单元中转移出的能量以磁场的形式得到存储。在开关sec5断开后,必须闭合主开关。此时,变压器就从储能模式进入了能量输出模式。能量通过巨大的初级线圈送入整个电池组。  顶部平衡法中的电流和时序条件与底部平衡法非常类似,只是顺序和电流的方向与底部平衡法相反。  平衡功率和电压扫描  按照英飞凌E-Cart中的原型配置,平均平衡电流可达5A,比被动平衡法的电流高50倍。在5A的平衡电流下,整个模块的功耗仅2W,因此无需专门的冷却措施,并且进一步改善了系统的能量平衡。  为了管理每个电池单元的充电状态,必须测量它们各自的电压。由于只有单元1在微控制器的ADC范围内,因此模块中其他单元的电压无法直接测量。一种可能的方案是采用一组差分放大器阵列,而且它们必须支持整个电池模块的电压。  下文中描述的方法只需增加很少量的额外硬件就能测量所有电池单元的电压。在该方法中,主要任务是进行充电平衡的变压器同时也被用做一个复用器。  在电压扫描模式中没有使用变压器的回扫模式。当S1到Sn这些开关中有一个闭合时,与其相连的电池单元的电压就转换到变压器的所有绕组中。  在经过一个离散滤波器的简单预处理之后,被测信号就被送入微控制器的ADC输入端口。开关S1到Sn中的某个开关闭合时所产生的测量脉冲持续时间可能非常短,实际导通时间为4us。因此,通过这个脉冲存储至变压器中的能量很少。而且无论如何在开关断开之后,存储在磁场中的能量都会通过初级晶体管流回整个电池模块。因此电池模块的能量多少并不受影响。在对所有电池单元进行完一个周期的扫描之后,系统又回到初始状态。  本文小结  只有拥有一套优秀的电池管理系统才能充分发挥新型锂离子电池所具备的优势。主动充电平衡系统的性能远远优于传统的被动方法,而相对简单的变压器则有助于保持较低的材料成本。

    时间:2019-02-25 关键词: 电源技术解析 锂离子电池组

  • 快速、高精度电池管理系统助力更安全的电动汽车

    快速、高精度电池管理系统助力更安全的电动汽车

    越来越多的汽车制造商开始反思和重新考虑汽车的供电方式。从对燃料依赖的担忧到对清洁空气的渴望,再到监管制度,推动这一变化的原因有很多。业界专家称,到2025年,销售的汽车中将有25%将配备电动引擎。 电动、混合以及插电式混动汽车,依赖于由数百甚至数千个独立原电池组成的大型锂离子电池组。为确保安全、高效以及持久运行,对这些原电池进行精密管理至关重要。必须监测和均衡原电池之间的电压,同时也必须监测电池温度,这样有助于延长电池寿命(使其与汽车寿命相当)以及汽车行驶里程。 快速、高精度的电池管理系统可满足这些要求。关于电池管理系统,您可以选择不同类型的架构。隔离控制器局域网(CAN)架构基于星型配置,非常可靠。通信线路上的某个断点只影响一片IC,而电池组的其余部分仍然安全。但CAN架构确实具有较高的材料清单(BOM)成本,每片IC都要求微控制器和CAN,通信速度相对较慢。另一种选项是菊花链架构,是业界公认的能够以快于隔离CAN架构的速率提供可靠通信,且成本也大大降低。 快速、高精度的电池管理系统有助于延长电动汽车的行驶里程。标题/说明:电动汽车充电站 Maxim提供的电池管理系统是过去数十年储备的深厚系统知识与广泛IP组合的结晶,满足ASIL D安全要求。这些系统凭借其专有的菊链式架构和快速SAR ADC,可实现快速、高精度测量。这些电池管理系统也非常适合多噪的汽车环境,提供高EMC抗扰性能。 MAX17843为12通道、高压、智能传感器数据采集接口,是Maxim最新的电池管理IC之一。通过差分UART通信,该可靠的电池管理系统IC可为集中式和分布式架构提供值得信赖的通信。MAX17843支持电容和变压器隔离,所以可选择使用电容代替成本较高的变压器。通过这种方法可节省高达90%的隔离BOM成本,同时也降低故障率(FIT)。 Maxim最新的电池管理技术,包括MAX17843在内,拥有业界唯一满足ASIL D标准的单芯片方案。可以肯定的是,有些OEM只要求符合ASIL C标准。但是,拥有符合ASIL D标准的IC使其更容易实施ASIL C方案。MAX17843的FIT率低于1。ASIL C要求系统FIT率低于100。鉴于电动汽车的系统中可能有8片或更多此类IC,您会看到FIT率较低的IC更容易保证系统的FIT率低于100。MAX17843也满足ISO 26262标准要求,其设计和管理过程也满足TUV认证。

    时间:2018-05-14 关键词: 电动汽车 电池管理 锂离子电池组

  • 新型智能充电机充电模式

    新型智能充电机充电模式

    锂离子电池组充电机充电不均衡易使其产生过充放电问题,严重损害其使用寿命。本文提出了一种新型智能充电机充电模式,使电池组更加安全、可靠地充电机充电,能够延长其使用寿命,增加安全性,降低使用成本。 1、车载锂离子电池管理系统 作为电动汽车电池的监测“大脑”,电池管理系统(BMS)在混合动力电动汽车中可以实现对电池剩余电量的监测,预测电池的功率强度,便于对整个电池系统的了解和整车系统的掌控。 在纯电动汽车中,BMS具有预测电池剩余电量、预测行驶里程和故障诊断等智能调节功能。BMS对锂离子电池的作用尤为明显,可以改善电池的使用状态、延长电池使用寿命、增加电池安全性。BMS将是未来电动汽车发展的关键技术。   车载动力电池系统及充电机充电技术解析 如图1所示,BMS中数据采集模块对电池组的电压、电流和温度进行测量,然后将采集的数据分别传送到热管理模块、安全管理模块并进行数据显示。热管理模块对电池单体温度进行控制,确保电池组处于最优温度范围内。 安全管理模块对电池组的电压、电流、温度及荷电状态(SOC)估算结果进行判断,当出现故障时发出故障报警并及时采取断路等紧急保护措施。状态估计模块根据采集的电池状态数据,进行SOC和健康状态(SOH)估算。 目前主要是SOC估算,SOH估算技术尚不成熟。能量管理模块对电池的充放电过程进行控制,其中包括电池电量均衡管理,用来消除电池组中各单体的电量不一致问题。数据通信模块采用CAN通信的方式,实现BMS与车载设备和非车载设备之间的通信。 BMS的核心功能是SOC估计、均衡管理和热管理,此外还具有其他功能比如充放电管理、预充电机充电管理等。在电池充放电过程中,需要根据环境状态、电池状态等相关参数进行管理,设置电池的最佳充放电曲线,例如设置充电机充电电流、充电机充电上限电压值、放电下限电压值等。电动汽车的高压系统电路存在的容性负载在上电瞬间相当于短路,因此需要进行预充电机充电管理来防止高压电路上电瞬态电流冲击。 2、电池管理系统的核心功能 2.1 SOC估算 SOC用来描述电池剩余电量,是电池使用过程中最重要的参数之一。SOC估计是判断电池过充过放的基础,精确的估计可以最大限度的避免电池组的过充放电问题,使其更加可靠地运行。 电池SOC的估算在内部工作环境和外界使用环境变换的影响下呈现出非常强烈的非线性。影响电池容量的内外因素有多种,如电池温度、电池寿命、电池内阻等,要准确完成SOC估算有很大困难。 现有的SOC估算方法如下: (1)安时计量法。安时计量法不考虑电池内部结构、状态等方面的变化,因而有结构简单、操作方便的优点,但是该方法的精度不高。若电流测量精度不高,那么随着时间的推移,SOC累计误差将不断加大,影响最终结果。该方法适合计量电动汽车上的电池SOC,若能提高测量精度,不失为一种简单可靠的SOC计量方法。 (2)开路电压法。锂离子电池开路电压与SOC有近似线性关系,可用来判断电池内部的状态。但因测量要求较为严格,需要电池静置时间至少在1 h以上,不适合单独使用于电动汽车内电池的在线实时检测。一般情况下,因开路电压法在充电机充电初、末期估算值准确率较高,经常将开路电压法与安时计量法结合使用。 (3)卡尔曼滤波法。卡尔曼滤波法凭借出色的纠正误差能力,特别适合于电流波动剧烈的混合动力电池,该估算法的缺点在于对系统处理速度的要求较高。 (4)神经网络法。神经网络具有分布并行处理、非线性映射和自适应学习等特性,因此可以用于模拟电池动态特性,估算SOC。但是此方法需要大量参考数据供神经网络进行学习,且数据和训练方法要求较高,否则会造成不可接受的误差。 2.2 均衡管理 在生产电池过程中要经过很多道工序,差异化会造成不一致的状态。电池单体的差异主要表现在随着时间推移和温度变化,其内阻和容量都会有差异。单体之间大的差异更容易引起过充或过放现象,造成电池损坏。实现电池均衡能够最大限度地发挥动力电池的效用,延长电池使用寿命,增加安全性。现阶段国内外主流均衡方法如下: (1)电阻均衡法。此方法是能量耗散型均衡法的主要代表,方法简单,成本低,但是能量损耗比较大,效率较低,只适用于小电流充放电的系统中。 (2)开关电容法。此方法是非能量耗散型均衡法的主要代表,它弥补了电阻均衡的缺点。但它控制电路复杂,均衡速度较慢,用时较长,不适合大电流使用。 (3)变压器均衡法。此方法是基于对称多绕组变压器结构的串联电池组主动均衡控制方法。它的缺点是电路复杂、器件多,体积太庞大,不易于电池组的扩展。一般适用于大电流的充放电中。 (4)集中式均衡。该方法能迅速地使整个电池组为电池单体转移能量,集中式均衡模块的体积更小。但多个电池的均衡操作不能并行进行,而且需要大量线缆连接,不适用于电池数量较大的电池组。 2.3 热量管理 温度对电池各方面的性能都有影响。温度场的不均匀性将加剧电池组的不一致性,故对其进行管理非常必要。热管理的目的是通过加热或者散热措施将电池系统的温度维持在一定的范围内,并且尽量保持电池组内的温度一致性。 温度管理主要完成以下4项功能:(1)快速加热低电阻条件下的电池组;(2)保证电池温度场的均匀分布;(3)电池温度的准确测量和监控;(4)在电池组温度过高时,有效地疏散热量。常用的冷却方法有自然对流法、强迫空气对流法、液体流法、相变材料法和热管理法等,常用的加热方法有电池内部加热法、加热板法、加热套法和热泵法等。 3、锂离子电池充电机充电技术 3.1 现状及发展趋势 实际应用中,根据电池容量的限制选择不同的充电机充电模式是延长蓄电池使用寿命的必然选择。锂离子电池充电机充电方法较多,最简单的是恒定电压充电机充电法。锂离子电池组一般由大量的单体串联组成,由于每个单体制造工艺的差别,存在内阻、电压、容量和温度的不一致性,易造成充放电过程中的不均衡,即大容量单体浅放、小容量单体过放,这会对电池组造成严重损伤。解决不均衡充放电问题是锂离子电池组的研究重点。 电动汽车对电池充电机充电技术的要求包括: (1)充电机充电过程快速化。动力电池比能量低导致一次性充电机充电续航里程短,这一直是限制电动汽车发展的重要因素。只要让蓄电池更快速更有效地充电机充电,就可以间接弥补电动汽车续航里程短这一大弱点。 (2)充电机充电设备通用化。为了追求相关学术前沿、优化自身产品争取尽可能多的市场份额,各种新型的蓄电池层出不穷,并共存于这个市场中。在不同种类、不同电压等级蓄电池并存的情况下,公共场所中的充电机充电设备需要拥有更广泛的适应性,一方面充电机充电机需要适用于尽可能多的蓄电池,另一方面对于不同的电压等级,充电机充电机都需要满足客户的要求。 (3)充电机充电策略智能化。为了尽可能实现蓄电池的无损充电机充电,监控其充放电状态,避免过放电,达到既节能又延缓老化的目的,需要更智能的充电机充电策略。即针对不同的蓄电池提供不同的充电机充电策略,以吻合该电池充电机充电曲线。 (4)电能变换高效化。电动汽车能量损耗与运行成本相关甚密,要想进一步推广电动汽车,必须尽可能地平衡其性价比,降低能耗。 (5)充电机充电系统集成化。随着系统小型化和多功能化的要求,以及电池可靠性和稳定性要求的提高,充电机充电系统将和电动汽车能源管理系统集成为一个整体,集成电流检测和反向放电保护等功能,无需外部组件即可实现体积更小、集成化更高的充电机充电解决方案,从而为电动汽车其余部件节约出布置空间,大大降低系统成本,并可优化充电机充电效果,延长电池寿命。 3.2 智能充电机充电技术 基于以上对锂离子电池组及其充电机充电现状的分析,针对锂离子电池组充电机充电过程中易产生的不均衡性和安全性问题,本文总结出一种基于电动汽车BMS的智能充电机充电模式,如图2所示。   在整个充电机充电过程中,BMS系统主要针对锂离子电池组进行电池电压、电流信号的监测和温度、连接状态等的检测;充电机充电机中的智能管理系统针对充电机充电设备的输出模式进行实时监控。BMS系统与充电机充电设备智能管理系统实现智能通讯,进行电池组与充电机充电设备状态的实时模式比对,为电池组选择最优的充电机充电模式。 在充电机充电初始过程中,BMS对锂离子电池组进行允许最大充电机充电量估计,即对整个电池组的单体进行SOC评估,测出电池组最大可充电机充电量。并结合预先设定的充电机充电量安全系数,计算出电池组最大允许充电机充电量。 充电机充电过程中,按照最大允许充电机充电量对锂离子电池组进行充电机充电。充分利用BMS的能量管理模块,对电池组单体进行充电机充电均衡控制,保证单体参数一致性。同时在充电机充电过程中,需要对SOC值进行周期性(检测周期根据电池荷电量的增加梯度制定)检测。 利用BMS系统的状态估计功能,结合安全管理,最大限度防止电池组的过充电机充电。在达到电池组最大充电机充电量之后,BMS和充电机充电设备智能管理系统均可以智能控制充电机充电控制器,结束充电机充电过程。同时,BMS断开与充电机充电机智能监测系统的通讯。 智能充电机充电方式不仅能够解决锂离子电池组充电机充电不均衡问题,也能最大限度地保证电池组充电机充电安全性,延长锂离子电池组使用寿命,保证其使用安全性。 4、锂离子电池检测技术 我国大力发展电动汽车产业,并且积极推动相关充电机充电设施建设。但是这些示范性设备在运行中发现很多问题,如电池的筛选匹配、设备的发热、连接装置的插拔接口接触不良等。在少量装置时出现的这些问题如果不能解决,在电动汽车大量应用后,将出现应接不暇的局面,势必对其发展产生不利影响。 随着电动汽车基础设施大量建设,急需相关配套检测方案。天津市电力公司开展《移动式电动汽车充电机充电关键设备检测技术研究》项目,其中针对电动汽车换电站最重要的是对电池组的检测。 电动汽车换电站中主要包括电池故障诊断,筛选维护和基于BMS监测的分箱充电机充电技术,将针对电池筛选装置和充电机充电机的性能进行重点检测。对锂离子电池特性的研究和掌握,有利于对换电站中筛选装置精确度进行判断,提高电池使用寿命。 通过对大量已投入运行的充电机充电关键设备进行调研,有利于掌握其运行特性和故障特性,提高检测效率,形成简便快捷的移动式检测方案。这将是一道强有力的核心技术保障,有助于电动汽车的全面发展。 5、结语 本文对锂离子电池系统进行了分析,对BMS的构成和核心功能进行了重点介绍,针对电池组充电机充电不均衡问题提出了一种智能充电机充电模式。 一套完善的智能充电机充电系统可以协调充电机充电机与电池组之间的供求关系,为电池组提供更加安全可靠的充电机充电模式,延长其寿命,增加电池组可靠性且降低运行成本,将成为未来电动汽车技术的研究重点。与智能充电机充电技术相匹配的便捷的、快速的“移动式”充电机充电关键设备检测装置的研发势在必行。

    时间:2017-08-08 关键词: 智能充电机 车载动力系统 锂离子电池组

  • 基于单片机的串联锂离子电池组监测系统设计

    摘要 介绍一个以51系列单片机为主控单元的串联锂离子电池组监测系统。采用差分放大器和模拟开关轮流检测单体电池电压,利用单片机的IO接口和DS18B20实现单总线多点温度检测。系统简单经济,经过试验,能可靠、准确地对串联锂离子电池组进行监测。 关键词 串联锂离子电池组;差分放大器;单总线     具有高电压、高容量、循环寿命长、安全性能好等优点的锂离子电池,在便携式电子设备、电动汽车、空间技术、国防工业等多方面具有广阔的应用前景。由若干节锂离子电池经串联组成的动力锂离子电池组目前应用最为广泛。由于每节单体电池的电压不一致,使用中电池不允许过充电、过放电,电池的性能和寿命受温度影响较大等特点,必须对串联锂离子电池组进行监测,确保在使用中锂离子电池具有良好的状态,或者使用中电池出现问题立即报警,电源管理系统立即采取保障措施,并提醒相关入员检修。单体电压和电池组的温度是辨别串联锂离子电池组是否正常工作的主要技术指标。文献采用直接采样法,将要测量的单体电池电压存储在非电容上进行测量。该方法反应时间慢、误差较大、控制复杂;文献采用运放和光藕继电器来测量串联电池组的单体电压。该方法对光耦的线性度要求很高,导致硬件成本较高。目前,直接采用集成芯片的串联锂离子电池组监控系统受到青睐,但该方法串联电池的数目固定,导致应用不灵活、硬件成本高等缺点。文中研制了一种动力锂离子电池组监测系统,对串联锂离子电池组的单体电压和电池组的温度进行在线监测,当单体电池电压偏离规定区间时,监测系统启动报警程序进行声、光报警;当电池组温度偏离规定的区间时,监测系统启动风扇或加热控制电路,并存储有关数据,确保电池组正常工作。整个监测系统具有连续测量分量、简单经济、精度高和可靠性高的特点。 1 技术和方案 1.1 系统结构     串联锂离子电池组监测系统包括采用51系列单片机的核心控制模块、锂离子电池组状态采集模块、信号调理模块,报警及处理系统模块,监测系统可以通过RS485接口与PC机组成分布式监测系统,实现一台PC监测多个串联电池组,系统结构框图如图1所示。状态采集模块包括对单体电池的电压和电池组的温度等参数进行采集,然后待测量信号进行处理,通过A/D转换器采样后传输给单片机进行数据处理,将有效数据通过串口传到本地PC机,监测人员可以通过对状态数据的进行分析从而掌握电池组的工作情况,对不安全的状态进行及时的处理,确保其工作的可靠性。 1.2 串联锂离子电池组的共地问题     串联锂离子电池组电压测量的方法有多种,最简单的是电阻分压测量方法,该方法缺点是大阻值电阻的漂移误差和电阻漏电流导致测量精度低,且影响电池组的一致性。另外一种较为常用的方法是每一个单体电池用一个隔离运算放大器,但是它的体积大且价格高,适于测量精度要求高且不考虑漏电流和成本的场合。设计选用德州仪器公司的INA117来解决串联锂离子电池组的共地问题。INA117的失真为0.001%;共模拟制比最小86 dB,共模输入电压范围±200 V,适合于高精度的测量。     INA117内置了380 kΩ、20 kΩ和21.1 kΩ 3个电阻,因此外部电路省去精密电阻,减少了精密电阻带来的误差和系统复杂程度。图2是INA117输出1节电池电压的接法,6脚和1脚之间的电压就是1节电池两端的电压差。     该检测系统采用16个INA117分别把16节锂离子电池的单体电压挑选出来。如果它们的1脚都接相同的地,就可以使16个INA117都有相同的信号地,A/D转换器进行采样。共地点选在第8节电池负极和第9节电池正极的连接处。     每节锂离子电池最高电压为5 V,由图3可得,第1个INA117的3脚的输入电势最高为40 V。同理,第16个INA117的2脚输人电势最低为-40 V。第1至8个INA117的输出电压为正,第9至16个INA117的输出电压为负,所以多选一模拟开关和A/D转换器都要求可以输入正、负电压。多选一模拟开关选用MUX16,为16选1可正负电压输入模拟开关,因此16节电池只需1个MUX16。但由于单片机IO口有限,文中用一片74LS154扩展了IO口,仅用单片机的4个IO口即可控制MUX16分别选通单节锂离子电池进行电压采样。 1.3 A/D转换器     监测电池组无需用很高的采样速度采样每节电池的电压,16节电池电压的采样共用1个A/D转换器。各节电池输入的测量电压通过多选一模拟开关MUX16与A/D转换器连接。根据电池电压的更新周期和电压要求,A/D转换器传送给单片机的电压转换值误差最大为10 mV。选择美信公司MAX1272。MAX1272是具有故障保护、可通过软件选择输入范围的12位串行模拟数字转换器,使用SPI三线通信协议,+5 V供电,模拟输入电压范围0~10 V,0~5 V,±10 V,±5 V。内部自带+4.096 V参考电压。当采用内部+4.096 V参考电压时,理想情况下模拟电压输入对应的数字输出,如表1所示。     由表1可知,MAX1272输出的数字量最高位是符号位,余下的11位是数据。负数以补码的形式给出。参考电压为+4.096V时,1LSB=1.2207 mV。MAX1272的最大量化误差,加上非线性、失调等误差的影响,总误差约为5 mV。INA117精度高,正常情况下,误差在1 mV以内。因此,使用INA117和MAX1272的组合,可以满足串联锂离子电池组电池监测系统在电压误差10 mV以下的要求。需要更高的电压精度,需要选用更高分辨率的A/D转换器。MAX1272的线路连接图如图4所示。     图4中MAX1272采用了内部参考电压,6脚VREF和地之间接2.2μF钽电容和0.1μF陶瓷电容。PCB布线时,这两个电容都要求尽量接近MAX1272。 1.4 温度监测     针对串联电池组,传统的测温方法多采用模拟温度传感器进行测量,在数据的采集和传输过程中易受外界环境的干扰,从而使测得的结果误差较大,且当测量点较多时,连线较复杂。文中采用单片机和单总线数字式温度传感器DS18B20来解决上述问题。其原理如图5所示。     采用外部5 V供电,总线上可挂接多片DS18B20,且可以同时进行精确的温度转换,而无需外接驱动电路。测温范围-55~+125℃;测温精度:在-10~+85℃范围内的精度为±0.5℃;在温度采集过程中,单片机芯片需对DS18B20发命令字,同时也需要读取由DS18B20采集到的温度。因此,单片机控制器的I/O必须被设置为具有双向传输数据能力。     本检测系统每隔一节锂离子电池在总线上挂接一片DS18B20,设置8个温度监测点,同时检测8点温度。实际应用时由单片机软件判断出需要显示的温度值:当温度高于10℃时,显示8个温度点中最高的温度值;当温度低于10℃时,显示8个温度点中最低的温度值,达到有效合理的温度监控效果。 1.5 风扇及加热控制电路     对于电池的散热问题,设计了风扇控制电路,通过对测量到的电池温度值进行判断,决定风扇的开启或关闭。当温度过高时,单片机将发出信号开启风扇。电路如图6所示,FAN为低电平时,晶体管9014不导通,此时继电器无动作;当FAN为高电平时,晶体管9014导通,使得继电器触点吸合,风扇在24 V电源电压的供电下开始工作。     对于应用环境复杂的串联锂离子电池组,除了要考虑温度过高的情况,还要考虑温度过低的情况。因为电池在温度过低的环境下运行时,会使锂离子活性变差,嵌入和脱出能力下降,容易在石墨晶体表面沉积,形成锂金属。形成的锂金属会与电解液发生不可逆的反应。     如果锂离子电池长期在低温下工作,则将使电池的容量下降明显。因此根据需要设计了加热器控制电路,原理如风扇控制电路。 2 监测系统的性能     实测证明,使用INA117、16选1模拟开关MUX16、MAX1272、51单片机和DS18B20的串联锂离子电池组监测系统监测16节3.7 V锂离子电池,电压的测量误差完全在10 mV以内。温度方面,由于DS18B20精度较高,温度误差在1℃以内。电压和温度的测量均达到要求,系统运行可靠。当串联锂离子电池组任何一节电池电压<2.2 V时,单片机调用轻度报警程序进行声光报警,并通报存在问题的电池。当串联锂离子电池组任何一节电池电压>5 V时,单片机调用严重报警程序进行声光报警。如果温度值超出预设温度值的容许范围,串联锂离子电池组监测系统进行声光报警。风扇和加热控制电路均能根据设定温度正常启动控制电路。当温度低于5℃时,启动加热控制电路;温度高于50℃时,启动风扇控制电路。 3 结束语     串联锂离子电池组检测系统,采用高共模抑制比差分运放INA117解决了共地问题,监测电压误差正负10 mV,如要进一步提高检测精度,可以选用高位A/D转换器。检测时,锂离子电池是串联接在检测模块上的,要保证接线正确。根据实际应用,可把几个检测系统串接起来检测更多的串联锂离子电池组,但要确保共模电压不超过INA117的最大保护共模电压范围。

    时间:2011-12-23 关键词: 监测 单片机 串联 锂离子电池组

  • 锂离子电池组充电策略分析

    锂离子电池由于工作电压高、体积小、质量轻、无记忆效应、无污染、自放电小、循环寿命长,是一种理想电源。在实际使用中,为了获得更高的放电电压,一般将至少两只单体锂离子电池串联组成锂离子电池组使用。目前,锂离子电池组已经广泛应用于笔记本电脑、电动自行车和备用电源等多种领域。 因此如何在充电时将锂离子电池组使用好显得尤为关键,现将锂离子电池组常用的几种充电方法以及本人认为的最适合的充电方法试述如下: 1 普通的串联充电 目前锂离子电池组的充电一般都采用串联充电,这主要是因为串联充电方法结构简单、成本低、较容易实现。但由于单体锂离子电池之间在容量、内阻、衰减特性、自放电等性能方面的差异,在对锂离子电池组串联充电时,电池组中容量最小的那只单体锂离子电池将最先充满电,而此时,其他电池还没有充满电,如果继续串联充电,则已充满电的单体锂离子电池就可能会被过充电。 而锂离子电池过充电会严重损害电池的性能,甚至可能会导致爆炸造成人员伤害,因此,为了防止出现单体锂离子电池过充电,锂离子电池组使用时一般配有电池管理系统(Battery Management System,简称BMS),通过电池管理系统对每一只单体锂离子电池进行过充电等保护。串联充电时,如果有一只单体锂离子电池的电压达到过充保护电压,电池管理系统会将整个串联充电电路切断,停止充电,以防止这只单体电池被过充电,而这样会造成其他锂离子电池无法充满电。 经过多年的发展,磷酸铁锂动力电池由于具有较高的安全性、很好的循环性能等优势,已经基本能满足电动车特别是纯电动轿车的要求,工艺上也基本具备了大规模生产的条件。然而,磷酸铁锂电池的性能与其他锂离子电池存在着一定的差异,特别是其电压特征与锰酸锂电池、钴酸锂电池等不同。以下是磷酸铁锂与锰酸锂两种锂离子电池的充电曲线与锂离子脱嵌对应关系的比较:                   图1 锰酸锂电池锂离子脱嵌与充电曲线对应关系                图2 磷酸铁锂电池锂离子脱嵌与充电曲线对应关系 从上图的曲线不难看出,磷酸铁锂电池在快充满电时,锂离子几乎完全从正极脱嵌到负极,电池端电压会快速上升,出现充电曲线的上翘现象,这样会导致电池很容易达到过充电保护电压。因此磷酸铁锂电池组中某些电池充不满电的现象相对锰酸锂电池组而言会更为明显。 另外,虽然有些电池管理系统带有均衡功能,但由于从成本、散热、可靠性等多方面考虑,电池管理系统的均衡电流一般远小于串联充电的电流,因此均衡效果不是很明显,也会出现某些单体电池充不满电的情况,这对于需要大电流充电的锂离子电池组,例如电动汽车用的锂离子电池组而言则更为明显。 例如,将100只放电容量都为100Ah的锂离子电池串联起来组成电池组,但如果成组前其中99只单体锂离子电池荷电80Ah,另外1只单体锂离子电池荷电100Ah,将此电池组进行串联充电时,其中荷电100Ah的那只单体锂离子电池会先充满电,从而达到过充保护电压,为了防止这只单体锂离子电池被过充电,电池管理系统会将整个串联充电电路切断,也就使得其他99只电池无法充满电,从而整个电池组放电容量也就只有80Ah。 一般电池厂家出厂时测试容量时是将单体电池先恒流充电再恒压充电,然后恒流放电从而测出放电容量。一般放电容量约等于恒流充电容量加上恒压充电容量。而实际电池组串联充电过程中对单体电池而言一般没有恒压充电过程,所以恒压充电容量就会没有,电池组容量就会小于单体电池容量。而一般充电电流越小,恒压充电容量比例越小,电池组损失容量越小,因此又发展出了电池管理系统和充电机协调配合串联充电的模式。 2 电池管理系统和充电机协调配合串联充电 电池管理系统是对电池的性能和状态了解最为全面的设备,所以将电池管理系统和充电机之间建立联系,就能使充电机实时地了解电池的信息,从而更有效地解决电池的充电时产生一些的问题,其原理图如下。                       图3 动力锂电池系统集成方案                    图4 锂离子蓄电池系统基础体系                     图5 BMS和充电机协调配合串联充电示意简图 电池管理系统和充电机协调配合充电模式的原理为:电池管理系统通过对电池的当前状态(如温度、单体电池电压、电池工作电流、一致性以及温升等)进行监控,并利用这些参数对当前电池的最大允许充电电流进行估算;充电过程中,通过通信线将电池管理系统和充电机联系起来,实现数据的共享。电池管理系统将总电压、最高单体电池电压、最高温度、温升、最大允许充电电压、最高允许单体电池电压以及最大允许充电电流等参数实时地传送到充电机,充电机就能根据电池管理系统提供的信息改变自己的充电策略和输出电流。 当电池管理系统提供的最大允许充电电流比充电机设计的电流容量高时,充电机按照设计的最大输出电流充电;当电池的电压、温度超限时,电池管理系统能实时检测到并及时通知充电机改变电流输出;当充电电流大于最大允许充电电流时,充电机开始跟随最大允许充电电流,这样就有效地防止了电池过充电,达到延长电池寿命的目的。充电过程中一旦出现故障,电池管理系统可以将最大允许充电电流设为0,迫使充电机停机,避免发生事故,保障充电的安全。 在该充电模式下,既完善了电池管理系统的管理和控制功能,又能使充电机根据电池的状态,实时地改变输出电流,达到防止电池组中所有电池发生过充电以及优化充电的目的,电池组的实际放电容量也要大于普通的串联充电方法,但是这种方法还是解决不了电池组中某些电池充不满电的问题,特别是当电池组串数多、电池一致性差、充电电流较大时。 3 并联充电 为了解决电池组中某些单体电池过充和充不满电的问题,又发展出了并联充电的办法,其原理图如下。                        图6 并联充电示意简图 但是并联充电方法需要采用多个低电压、大电流的充电电源为每一只单体电池充电,存在充电电源成本高、可靠性低、充电效率低、连接线径粗等缺陷,因此目前没有大范围使用这种充电方法。 4 串联大电流充电加小电流并联充电 由于上述三种充电方法都存在一定的问题,本人发展出一种最适合高电压电池组,特别是电动汽车电池组的充电方法,即采用电池管理系统和充电机协调配合串联大电流充电加恒压限流的并联小电流充电的模式,原理图见下。                 图7 电池管理系统和充电机协调配合串联充电加并联充电示意简图 此充电方法有如下特点: (1)由于此系统的BMS具有防止过充电的功能,从而保证电池不会出现过充电的问题。当然如果BMS不能与并联充电电源进行通信和控制,由于并联充电电源的恒压值一般与锂离子电池组中单体锂离子电池充满电时的电压值相同,所以也不会出现过充电的问题。 (2)由于可以进行并联充电所以不需要可靠性低,成本相对较高的均衡电路,并且充电效果要好于只带均衡电路的串联充电方法,并且其维护管理也简便易行。 (3)由于串联充电的最大电流远大于并联充电的电流(一般5倍以上),从而可以保证在较短的时间充进去较高的容量,从而发挥出串联充电的最大效果。 (4)充电时串联充电与并联充电的顺序以及并联充电电源的数量可以灵活掌握,可以同时进行充电;可以串联充电结束后再进行并联充电;也可以用一个并联充电电源根据电池组中电压的情况给电压最低的电池进行轮流充电。 (5)随着技术的发展,并联充电电源可以为非接触性充电电源(无线充电电源)或太阳能电池电源,从而使并联充电变得简单。 (6)当锂离子电池组中单体锂离子电池数目较多时,可以将锂离子电池组分成数个锂离子电池组模块,对每个锂离子电池组模块采用BMS和充电机协调配合串联大电流充电与恒压限流的并联小电流充电相结合的方式进行充电。 其主要目的是减少电池组中串联电池数量较多时,单体电池之间一致性相对更差,从而导致BMS和充电机协调配合的充电方法的充电效果差的缺点,以便发挥出BMS和充电机协调配合充电模式的最大效果。 这种方法特别适合高电压电池组是由可快速更换的低电压(例如48V)电池模块系统组成的电池系统,这样就可以在电池更换站或充电站进行并联充电或修复(一般的用户平时充电时可以不用并联充电),并由专人根据实际情况进行分选和重新配组。 总之,这种采用电池管理系统和充电机协调配合串联大电流充电加恒压限流的并联小电流充电的充电方法可有效解决锂离子电池组串联充电易出现的过充电、充不满电等问题,且可避免并联充电的充电电源成本高、可靠性低、充电效率低、连接线径粗等问题,是目前最适合高电压电池组,特别是电动汽车电池组的充电方法。

    时间:2011-12-08 关键词: 策略 分析 充电 锂离子电池组

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