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锂电池BMS管理及均衡详细的讲解。

发布者:【蓝狮平台资讯】   发布时间:2021-11-08 15:11:21   点击量:2056

新能源的开展,电动汽车开展,都会用到能量密度比更高的锂电池,而锂电池串联使用过程中,为了确保电池电压的共同性,必然会用到电压均衡电路。在这几年的作业过程中,用到过几种电池的均衡电路,在这里就跟咱们一同分享一下。随着锂电池用处的增加,多节串联大容量锂电池的保护,电池管理及均衡必将会得到开展,希望自己做过的一些小东西能对咱们有所帮助。


最简略的均衡电路便是负载耗费型均衡,也便是在每节电池上并联一个电阻,串联一个开关做控制,当某节电池电压过高时,翻开开关,充电电流经过电阻分流,这样电压高的电池充电电流小,电压低的电池充电电流大,经过这种方式来完成电池电压的均衡,但这种方式只能适用于小容量电池,关于大容量电池来说是不现实的。


第二种均衡办法我没有实验过,便是飞度电容法。简略的说便是每一节电池并联一个电容,经过开关这个电容既能够并联到本身这节电池上,也能够并联到相邻的电池。当某节电池电压过高,首先将电容与电池并联,电容电压与电池共同,然后将电容切换到相邻的电池,电容给电池放电。完成能量的转移。由于电容并不耗费能量,所以能够完成能量的无损转移。但这种方式太繁琐了,现在的动力电池动不动几十节串联,要是选用这种方式,那的需求多少开关来控制啊。


下图为飞度电容法作业原理图,只是画出了相邻两节电池的均衡原理图。


第一次做均衡,是做的一款动力电池组的充电,电池容量80ah的两组并联,要求均衡电流为10a,原来了解的一点均衡的原理底子不够用啊,这么大电流都相当于一个一个的小模块了,最终还真的是搞了n个小模块串联,每节电池并联一个小模块,假如单体电池电压低于设定值,发动相应的并联模块,对低电压电池发动充电,弥补能量提升电压,完成均衡。


下图为其时选用的均衡电路的示意图,DC-DC输入母线既能够是电池电压,也可是是其他模块供给的直流输入。根据需求灵敏配置。


主动均衡办法能够选用我前面提到的一个变压器多路输出的办法假如你想使用下面的电路示意图,做一个多路输出的反激电源,使用各个模块的输出电压来对电池完成均衡,我估计你需求很深的功力才能够,因为穿插调整率估计就会搞死你。可是,使用这个电路,咱们能够换一下思路,各路输出不需求稳压都能够,当然为了防止开路损坏输出电容,咱们能够做一个简略的原边反应。然后在每路输出到电池之间串联一个电子开关,由于这种均衡都是配合电池管理体系一同作业的,因此每路输出只要串联一个电子开关,由管理单元控制即可,哪路电压地咱们就能够翻开这个电子开关,有电源输出给该节电池充电,直到一切单体电池电压到达咱们的期望值。


选用这种均衡办法,曾经做过1000AH,7串电池及300AH,80串电池的均衡,均衡完成后,一切单体电池电压能够到达5mV以内。


主动均衡也能够选用能量转移的办法,所谓能量转移,既能够是从整组电压取能量向低电压弥补,也能够是从将电压过高的电池取能量向整组电压反应。我在一款通讯电源电源体系中用过第二种方式完成过电池均衡。电路原理图如下:


忘了是参考的谁写的一篇论文做的,其时做的是16串锂电池的均衡,分成了两组,每组8只电池串联,这里只画了6只描绘作业原理,假如电池B5电压过高,控制Q5以PWM模式作业,当Q5注册,电感L5储能,当Q5关闭,电感储存的能量就会经过D5给电池B1-B4充电,降低B5电池电压举高其他电池电压,使用相同的原理能够分析其他电池组电压过高时分的作业过程。


在实验过程中,两组之间各自选用这种方式均衡,当两组之间呈现偏差的时分,就能够选用双向DC-DC进行能量转换了,这样选用的模块数量较少,规划比较方面,我其时没有选用双向DC-DC,而是简略的选用的能量耗费性做两组之间电池的均衡。从最终的实验作用来看,电池均衡还是比较不错的。


示意图已经弥补完了,这便是截止目前为止,我实验过的四种电池均衡的方式,均衡的电池从2AH到1000AH,串联的节数从7串到120串,个人感觉如下:


1、关于10AH以内的电池组,选用能量耗费型可能是比较好的挑选,控制简略。


2、关于几十AH的电池组来说,选用一拖多的反激变压器,结合电池采样部分来做电池均衡应该是可行的。


3、关于上百AH的电池组来说,可能选用独立的充电模块会好一些,因为上百AH的电池,均衡电流都在10多A左右,假如串联节数再多一些,均衡功率都很大,引线到电池外,选用外部DC-DC或AC-DC均衡或许更安全。


目前的均衡都是以电池电压共同作为均衡的完毕条件,但随着SOC计算越来越准确,容量共同的均衡应该是未来开展的趋势。

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