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为了给设备提供足够的电压,锂电池包
通常由多个电池串联而成,但是如果电
池之间的容量失配便会影响整个电池包
的容量。为此,我们需要对失配的电池进
行均衡。本文将讨论

电池均衡

原理以及

SOC

 

     调整

 

 

,对在放电过程和充电过程中

均衡电池提出几点注意事项以及电池均

 

衡建议,并讨论均衡电路的功能要求。

电池均衡原理

 

2 为目前所用的电池均衡电路。Cell1 和 Cell3 表示电池,(R1, T1)到(R3, 

T3)为均衡电路。此处假设晶体管 T1、T2、T3 以及电阻 R1、R2 和 R3 为电池监测
器的外部元件,实际上可以将它们集成在电池监测器中,但考虑到面积和功耗
问题,

T1、T2 和 T3 的体积必须缩小。将这些晶体管集成到芯片中可将均衡电流

降低到

10mA 以下,延长失配电池的均衡时间。此外,为避免电池监控器内部

发热引起

A/D 转换器和模拟调整电路性能退化而产生错误测量结果,每次应当

 

只对一个电池进行均衡。

例如,假设在电池放电过程中对

Cell1 进行均衡,此时充电器断开,晶体管 T2

T3 保持关断,T1 导通。电池的电路连接如图 3 所示,图 4 是其戴维宁等效

电路。从等效电路中可得出晶体管

T1 构成的 Cell1 放电路径并没有从 Cell2 和

Cell3 吸收电流的结论。因此,晶体管 T1 只对 Cell1 进行放电。同样,T2 和 T3
也只分别对

Cell2 和 Cell3

 

放电。

另一方面,

Cell1 的放电路径与负载电阻有关。如果负载电阻比 R1+T1 高,那

么大部分放电电流会经过功率晶体管

T1。然而,如果负载电阻较低,部分放电

电流便会经过负载,从而降低了均衡效

 

率。

 

电池均衡等效放电电阻的计算公式为:

为减少放电时间,功率晶体管的导通电阻必须非常小,同时

R1 电阻也必须尽

可能小。通常负载电阻与系统有关,难以控制。建议选用阻值高过

R1+T1 的负

载电阻,这样大部分放电电流会经过功率晶体管而不是负载。由于负载电流微乎

 

其微,或者根本没有,因此首次调整时的效率会比较高。

典型的初始化调整时间可长达

18 小时。如图 5 所示,如果在充电过程中进行电

池均衡,则充电器提供的电流为

I

charge

,而

I

charge

 = I'

charge

+I

load

。电池的实际充

电电流为

I'

charge

,并在负载电阻断开时得到最大值。然而,如果在充电阶段接入

了负载电阻,部分充电电流便会流经负载。在

Cell1 的均衡过程中,

I'

charge

=I1+I2,I2 相对于 I1 的大小与功率晶体管 T1 和电阻 R1 的阻值之和有

 

关。

SOC 调整