原创 串联锂离子电池组的均衡(二) (2009-11-22 19:32)

串联锂离子电池组的均衡(二)   (2009-11-22 19:32)

上次介绍了现在应用最广泛最简单的锂离子电池均衡方法，当然其它各种均衡方法也一直存在，只不过因为大容量锂电池一直没有推广，而且很多厂家没有实力来产品化这些技术，所以市场上很少见。幸运的是，Ti已经将其中一种主动平衡方式集成到专用IC中，虽然使用CPU也可以实现，但是软件的可靠性毕竟不如硬件，而且这样产品化就变得简单了。下面简单介绍一下。

下面是bq78PL114 ApplicationNote里的原理图：



实际上原理很简单，在Ti的多篇文档里都有介绍。

当V3高于V2时，P3S端连接的IC管脚输出PWM。在PWM OFF时，Q1导通，V3通过Q1与电感构成回路（如图红线所示）。消耗V3的电力，这时电感内电流上升，能量储存在电感内。在PWM ON时，Q1截止，此时V2通过Q2内的二极管与电感凑成续流回路（如图蓝线所示）。此时储存在电感内的电流下降，能量转移至V2。至此，能量由V3转移至V2的过程完成，知道两者电压相等时PWM关闭。

下图是对一组2Ah的锂电池进行均衡时的波形。使用固定占空比的PWM，可以看出电感内的电流变化，以及被均衡的电池电压纹波，在充电阶段，电压有上升的现象。

对于PWM频率，占空比，电感容量的选择，三者是相互关联的。Ti的IC推荐频率是200kHz，这样可以减小电感，从而降低成本。



这个方式需要的PWM数量是2×(n-1)，n是电池数量。相对还是比较多的。而且能量转移只能从一节电池转移到与它相邻的电池。如果电池数量多的话，控制算法还是相当复杂的。当然了，既然Ti已经把算法IC化，那么关键问题只是成本而已。

但是使用bq78PL114+BQ76PL102，最多可以管理8节电池。如果电动汽车需要80节，那么需要10个这样的电池组分别管理。这样的话，成本又增加了。所以这款IC应该是针对手持设备，或者笔记本电池，或者电动自行车电池比较合适。



还有一种利用电容储存电量进行能量转移的方法，但是控制逻辑更加复杂，因为使用的开关更多，而且控制出错的话容易发生短路，所以不做介绍。

而电路上和逻辑控制上最简单的方式是使用变压器，这个很容易理解。关键是变压器的设计制造成本都比较高，体积也大一点。如果大容量的锂离子电池主动均衡方式发展的话，应该是本文介绍的电感和变压器方式。目前英飞凌在网上有一篇文章做了介绍，可以参考。如果有时间，再简单介绍一下。