淺析鋰離子電池組的主動(dòng)充電平衡法

　　位于慕尼黑的英飛凌科技公司汽車系統(tǒng)工程部門最近接到一項(xiàng)開(kāi)發(fā)E-Cart的任務(wù)。E-Cart是一種可駕駛的車輛，主要用于演示混合動(dòng)力汽車的電氣性能。該車將采用一組龐大的鋰離子電池組提供動(dòng)力，當(dāng)時(shí)開(kāi)發(fā)人員就意識(shí)到對(duì)其進(jìn)行帶充電平衡的電池管理是絕對(duì)必要的。這種情況下必須采用在各節(jié)電池之間進(jìn)行主動(dòng)能量轉(zhuǎn)移的方式來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的簡(jiǎn)單充電平衡方案。他們開(kāi)發(fā)的主動(dòng)充電平衡系統(tǒng)在材料成本與被動(dòng)方案相當(dāng)?shù)那闆r下能提供更優(yōu)秀的性能(見(jiàn)圖1)。

　　

　　 圖1E-Cart原型

　　電池系統(tǒng)架構(gòu)

　　鎳鎘電池與隨后出現(xiàn)的鎳氫電池多年來(lái)一直主宰著電池市場(chǎng)。鋰離子電池是最近才進(jìn)入市場(chǎng)的，但由于其性能有極大提高，因此其市場(chǎng)份額增長(zhǎng)非常迅速。鋰離子電池的儲(chǔ)能容量非常驚人，但即便如此，單個(gè)電池單元的容量不論從電壓還是從電流方面仍都太低，不能滿足一個(gè)混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的需要。并聯(lián)多個(gè)電池單元可以增大電池所提供的電流，串聯(lián)多個(gè)電池單元?jiǎng)t可以增大電池提供的電壓。

　　電池組裝商通常利用一些縮略短語(yǔ)來(lái)描述其電池產(chǎn)品，例如“3P50S”代表該電池組中有3個(gè)并聯(lián)的電池單元、50個(gè)串聯(lián)的電池單元。

　　模塊化結(jié)構(gòu)在對(duì)包含多個(gè)串聯(lián)電池單元的電池進(jìn)行管理時(shí)是很理想的結(jié)構(gòu)。例如，在一個(gè)3P12S的電池陣列中，每12個(gè)電池單元串聯(lián)之后就組成了一個(gè)模塊(block)。然后，這些電池單元就可通過(guò)一塊以微控制器為核心的電子電路對(duì)其進(jìn)行管理和平衡。

　　這樣一個(gè)電池模塊的輸出電壓取決于串聯(lián)電池單元的個(gè)數(shù)和每個(gè)電池單元的電壓。鋰離子電池單元的電壓通常在3.3V到3.6V之間，因此一個(gè)電池模塊的電壓約在30V到45V之間。

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