锂电池放电原理解析跟均衡

新能源和电动汽车的发展，都会用到能量密度比较高的锂电池。而锂电池串联使用过程中，为了保证电池电压的共同性，必然会用到电压均衡电路。今日跟咱们一同共享一下，我在作业中用过几种电池的均衡电路，期望对咱们有所协助。

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，串联一个开关做操控。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，经过这种办法来完成电池电压的均衡。

但这种办法只能适用于小容量电池，关于大容量电池来说是不现实的。

负载耗费性均衡的示意图

第二种均衡办法我没有实验过，便是飞渡电容法。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。完成能量的搬运。

由于电容并不耗费能量，所以能够完成能量的无损搬运。但这种办法太繁琐了，现在的动力电池动不动几十节串联，要是选用这种办法，需求许多开关来操控。

飞渡电容法作业原理图，仅仅画出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。本来了解的一点均衡的原理底子不够用，这么大电流都相当于一个一个的小模块了，最后还真的是选用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，启动相应的并联模块，对低电压电池启动充电，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，也能够是别的模块提供的直流输入，根据需求灵活装备。

自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，因为单单交叉调整率这一项就很难。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，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，由于这种均衡是合作电池办理体系一同作业的，因而每路输出只需串联一个电子开关，由办理单元操控即可，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达到咱们的期望值。

选用这种均衡办法，从前做过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达到5mV以内。

多绕组变压器法结构图

自动均衡也能够选用能量搬运的办法。所谓能量搬运，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办法完成过电池均衡。电路原理图如下：

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，操控Q5以PWM形式作业，当Q5开通，电感L5储能；当Q5封闭，电感贮存的能量就会经过D5给电池B1-B4充电，降低B5电池电压抬高其他电池电压，使用同样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办法均衡。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，设计比较便利。

我其时没有选用双向DC-DC，而是简略的选用能量耗费性做两组之间电池的均衡。从终究的实验作用来看，电池均衡还是比较不错的。

在均衡过程中，假如对每节电池提供一路充电模块感觉属于杀鸡用牛刀，能量耗费型有达不到技术要求，也便是需求自动均衡，那么前面提到的变压器一拖多输出的办法，或许更适合你的需求，选用合适的变压器，做原边反应限流的多路输出反激电源即可。

其实，跟着动力电池的使用发展，不只均衡，电池过充过放的维护，也便是咱们常说的维护板的使用也会越来越宽广。咱们知道本来的18650电芯，十几串的维护板用ic很常见，完成短路、过充维护、过放维护。但假如是几十串的电芯呢，不知道有没有接触过这方面材料的网友，能够一同交流下。

这便是截止现在为止，我实验过的四种电池均衡的办法，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选择，操控简略。

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。

现在的均衡都是以电池电压共同作为均衡的完毕条件，但跟着SOC计算越来越精确，容量共同的均衡应该是未来发展的趋势。