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润生介绍一种基于锂电池组均衡充电管理山东油浸式变压器电路设计

发布者:山东油浸式变压器厂    发布时间:2019-01-14
润生介绍一种基于锂电池组均衡充电管理山东油浸式变压器电路设计

  随着国际原油价格飞涨,各种新型能源的研究成为公众关注的焦点。电能作为动力能源已经在各种车辆上得到广泛应用。锂电池以具有较高的能量质量比和能量体积比,无记忆效应,可重复充电次数多,使用寿命较长等优点成为动力电能的首选。

  作为一种新型动力技术,锂电池在使用中必须串联才能达到使用电压的需求,单体性能的参差不齐并不全缘于电池生产技术问题,即使每只电池出厂时电压,内阻完全一致,使用一段时间以后,也会产生差异,这使得解决动力电池充电技术问题成为迫切需要解决的技术问题。本设计在充分考虑工变压器厂家业成本控制和稳定性要求的基础上,采用能耗型部分分流法对动力锂电池充电进行均衡管理,改善了电池组充电的不平衡性,提高了工作性能。

  锂电池组充电方案选择

  1、单节锂电池充电要求

  对单节锂离子电池的充电要求( GB/ T18287 -2000) 首先是恒流充电,即电流一定,而电池电压随着充电过程逐步升高,当电池端电压达到4. 2 V (4. 1V) ,改恒流充电为恒压充电,即电压一定,电流根据电芯的饱和程度,随着充电过程的继续逐步减小,当减小到10 mA 时,认为充电终止,充电曲线如图1 所示。

  

  从式(5) 可知,该测量电路的电压增益只与电阻R1 ,R2 的阻值有关,与光耦的电流传输参数等无关,从而实现了对电压信号的线性隔离。经如图所示电路转化后电池电压被转化为具有统一参考地的输出电压Vout 。

  4、部分分流控制电路

  如图5 分流控制电路所示,充电过程中,当某一单体电压明显高于组内其他电池时,CPU 将控制端口拉高,则Q1 导通,Q2 基极电位被拉低,Q2 导通,部分电能从旁路电阻R4 分流,降低该电池充电速率,从而实现电池组各单体电池充电速率同步。

  

  其中

  Iequ 为旁路电阻R4 上所流过的电流,即均衡电流;P 为旁路电阻R4 上所消耗的功率;Ubat 为电池两端电压。

  

  图5 分流控制电路

  均衡电流大小的选择会直接影响充电器的性能。

  电流大,充电器整体发热量大,工作稳定性差。电流小,电压调整幅度小,速率整幅度小。经反复实验,当Iequ≈0. 1 Icharge 时,调整能力和发热量达到最佳平衡状态。

  由于充电时Ubat 的范围为3~4 V ,该充电电池标称容量为2 000 mAh ,最大充电电流为2 A. 综合上面因素,R4 选择将两个47 Ω 电阻并联。

  结束语

  由于单体锂电池在制造工艺、工作环境等方面的差别,会造成锂电池组串联充电的不平衡性。运用部分分流法设计的能耗型锂电池组均衡充电器,良好地解决了电池组充电的不平衡问题。有效地防止过充现象,提高了锂电池使用的安全性,增加了电池组的充电容量,延长了锂电池组的使用寿命。经过反复试验,选择最适参数,控制了发热量,保证了充电器的长期稳定工作。在设计过程中,充分考虑了实际生产的需求。在保证实用性和可靠性的前提下,简化设计,选择常用器件,提高了性价比,具有良好的应用前景。

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