电芯平衡技术提升锂电池效能
与其它材料电池相比,锂离子电池具较高的额定电压(3.4 ～ 4.2伏特)和能量密度,因此通过串联连接数量较少的锂离子电池即可轻松实现高电压和高容量.但是,锂离子电池具有一些缺陷,例如在最坏情况下,由于过度充电、温度过高和外界影响而引起爆炸;或者由于锂电池过度放电而引起功能降低,以及电池容量失衡或其它电芯失衡问题而引起电池工作时间减少.为避免上述缺陷,锂离子电池内部必须增加保护电路.此外,工程师也须使用电芯平衡电路解决电芯失衡问题.
电芯失衡指每个电池的容量变得不同。这通常是由电池的物理和电学特性容差造成。具体来说，多节串联电池中的电芯失衡是由容量劣化率的微小不匹配和大批量生产中，等效并联连接到电池的内部电阻或自放电电阻，以及周边电路配置引起。虽然随着电池制造技术的提高，容量劣化率和内部电阻得到很好的控制，但随着时间的推移，微小不匹配效应将逐渐增加并影响电池的性能。
图1显示一组电池组在满充电和全放电状态下的电量情况，其中三个电池串联连接。保护开关被设置在电池间，外部配置有一个充电器和负载，并由保护集成电路(IC)控制。假设该结构中任意二个电池的容量不均匀，且电池组与一个充电器相连接，如图1(a)所示。
由于充电过程完成后，最低容量的电池无法完全充电，直到总电池电压等于充电器的输出电压，或在一个或多个电池进到过度充电状态的情况下，保护集成电路可关断保护开关。另外，在放电状态下，电池组的执行时间受最低容量电池限制，亦即该电池在电芯失衡状态下无法被充分利用，如图1(b)所示。为防止发生电芯失衡，需要一个电路，即“电芯平衡电路”。
电芯平衡电路的墓本概念是使每个电池的能量相等。可根据的电池类型与功耗，将电芯平衡划分成两种类型—被动电芯平衡和主动电芯平衡。被动电芯一平衡的方法是消耗电池能量，使所有电池的电压相等。主动电芯平衡的方法则是使用低功耗电容或电感重新分配电池能量？
单独充电电芯平衡方法最昂贵，但效率比其它主动电芯平衡方法高，甚至平衡时间可降至最少，因为电芯平衡电流可以更大。这样的电芯平衡方法通常适用于相对昂贵的高功率应用，如不断电供应系统(UPS)、储能系统(ESS)与电动车等。
目前业界已认定电芯失衡是锂离子电池中存在的一个重要问题，与锂离子电池的工作时间和稳定性密切相关。此外，虽然采用电芯平衡电路防止电芯失衡意味着工程师得投入成本，但却能有效帮助改善锂离子电池和电池管理系统的效能。
电芯失衡指每个电池的容量变得不同。这通常是由电池的物理和电学特性容差造成。具体来说，多节串联电池中的电芯失衡是由容量劣化率的微小不匹配和大批量生产中，等效并联连接到电池的内部电阻或自放电电阻，以及周边电路配置引起。虽然随着电池制造技术的提高，容量劣化率和内部电阻得到很好的控制，但随着时间的推移，微小不匹配效应将逐渐增加并影响电池的性能。
图1显示一组电池组在满充电和全放电状态下的电量情况，其中三个电池串联连接。保护开关被设置在电池间，外部配置有一个充电器和负载，并由保护集成电路(IC)控制。假设该结构中任意二个电池的容量不均匀，且电池组与一个充电器相连接，如图1(a)所示。
由于充电过程完成后，最低容量的电池无法完全充电，直到总电池电压等于充电器的输出电压，或在一个或多个电池进到过度充电状态的情况下，保护集成电路可关断保护开关。另外，在放电状态下，电池组的执行时间受最低容量电池限制，亦即该电池在电芯失衡状态下无法被充分利用，如图1(b)所示。为防止发生电芯失衡，需要一个电路，即“电芯平衡电路”。
电芯平衡电路的墓本概念是使每个电池的能量相等。可根据的电池类型与功耗，将电芯平衡划分成两种类型—被动电芯平衡和主动电芯平衡。被动电芯一平衡的方法是消耗电池能量，使所有电池的电压相等。主动电芯平衡的方法则是使用低功耗电容或电感重新分配电池能量？
单独充电电芯平衡方法最昂贵，但效率比其它主动电芯平衡方法高，甚至平衡时间可降至最少，因为电芯平衡电流可以更大。这样的电芯平衡方法通常适用于相对昂贵的高功率应用，如不断电供应系统(UPS)、储能系统(ESS)与电动车等。
目前业界已认定电芯失衡是锂离子电池中存在的一个重要问题，与锂离子电池的工作时间和稳定性密切相关。此外，虽然采用电芯平衡电路防止电芯失衡意味着工程师得投入成本，但却能有效帮助改善锂离子电池和电池管理系统的效能。
【 浏览次数: 】 【 加入时间:2013-9-18 9:33:46 】
