串连蓄电池组的均充技术研究

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串连蓄电池组的均充技术研究

单个蓄电池的电压与容量有限,在很多场合下要组成串连蓄电池组来使用。但蓄电池组的中的电

池存在均衡性的问题。如何提高蓄电池组的使用寿命,提高系统的稳定性和减少成本,是摆在我

们面前的重要问题。

蓄电池的使用寿命是由多方面的因素所决定,其中最重要的是蓄电池本身的物理性能。

此外,电池管理技术的低下和不合理的充放电制度也是造成电池寿命缩短的重要原因。对蓄电池

组来说,除去上述原因,单体电池间的不一致性也是个重要因素。针对蓄电池充放电过程中存在

的单体电池不均衡的现象,笔者分析比较了目前的几种均充方法,结合实际捉出了无损均充方法,

并进行了试验验证。

现有的均衡充电方法

实现对串联蓄电池组的各单体电池进行均充, 目前主要有以下几种方法。

1.在电池组的各单体电池上附加一个并联均衡电路,以达到分流的作用。在这种模式下,当某个电

池首先达到满充时,均衡装置能阻止其过充并将多余的能量转化成热能,继续对未充满的电池充

电。该方法简单,但会带来能量的损耗, 不适合快充系统。

2.在充电前对每个单体逐一通过同一负载放电至同一水平,然后再进行恒流充电,以此保证各个单

体之间较为准确的均衡状态。但对蓄电池组,由于个体间的物理差异,各单体深度放电后难以达

到完全一致的理想效果。即使放电后达到同一效果, 在充电过程中也会出现新的不均衡现象。

3.定时、定序、单独对蓄电池组中的单体蓄电池进行检测及均匀充电。在对蓄电池组进行充电

时,能保证蓄电池组中的每一个蓄电池不会发生过充电或过放电的情况,因而就保证了蓄电池组

中的每个蓄电池均处于正常的工作状态。

4.运用分时原理,通过开关组件的控制和切换,使额外的电流流入电压相对较低的电池中以达到均

衡充电的目的。该方法效率比较高, 但控制比较复杂。

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5.以各电池的电压参数为均衡对象,使各电池的电压恢复一致。如图 2所示,均衡充电时,电容通

过控制开关交替地与相邻的两个电池连接,接受高电压电池的充电,再向低电压电池放电,直到两

电池的电压趋于一致。

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该种均衡方法较好的解决了电池组电压不平衡的问题,但该方法主要用在电池数量较少的场合。

6.整个系统由单片机控制,单体电池都有独立的一套模块。模块根据设定程序,对各单体电池分别

进行充电管理, 充电完成后自动断开。

该方法比较简单,但在单体电池数多时会使成本大大增加, 也不利于系统体积的减小。

无损均充电路

本文提出了一种无损均充电路。均充模块启动后,过充的电池会将多余的电量转移到没有充满的

电池中,实现动态均衡。其效率高损失少, 所有的电池电压都由均充模块全程监控。

1 电路设计

N节电池串联组成的电池组,主回路电流是 Ich。各串联电池都接有一个均衡旁路,如图 3所示。

图中 BTi 是单体电池,Si是MOSFET,电感Li是储能元件。Si、Li、Di构成一个分流模块 Mi 。

在一个充电周期中,电路工作过程分为两个阶段:电压检测阶段(时间为 Tv)和均充阶段(时间为

Tc)。在电压检测阶段,均衡旁路电路不工作,主电源对电池组充电,同时检测电池组中的单体电池

电压,并根据控制算法计算 MOSFET 的占空比。在均充阶段,旁路中被触发的 MOSFET 由计算所

得的占空比来控制开关状态,对相应的电池进行均充处理。在这个阶段中,流经各单体电池的电

流是不断变化的, 也是各不相同的。

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除去连接在 B1 两端的M1,所有的旁路分流模块组成都是一样的。在均充旁路中,由于二极管Di

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摘要：

串连蓄电池组的均充技术研究单个蓄电池的电压与容量有限,在很多场合下要组成串连蓄电池组来使用。但蓄电池组的中的电池存在均衡性的问题。如何提高蓄电池组的使用寿命,提高系统的稳定性和减少成本,是摆在我们面前的重要问题。蓄电池的使用寿命是由多方面的因素所决定,其中最重要的是蓄电池本身的物理性能。此外,电池管理技术的低下和不合理的充放电制度也是造成电池寿命缩短的重要原因。对蓄电池组来说,除去上述原因,单体电池间的不一致性也是个重要因素。针对蓄电池充放电过程中存在的单体电池不均衡的现象,笔者分析比较了目前的几种均充方法,结合实际捉出了无损均充方法,并进行了试验验证。现有的均衡充电方法实现对串联蓄电池组的各...

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