高电压锂离子电池组的充电方案

时间:2022-03-17来源:佚名

普通的串联充电

目前锂离子电池组的充电一般都采用串联充电,这主要是因为串联充电方法结构简单、成本低、较容易实现。但由于单体锂离子电池之间在容量、内阻、衰减特性、自放电等性能方面的差异,在对锂离子电池组串联充电时,电池组中容量最小的那只单体锂离子电池将最先充满电,而此时,其他电池还没有充满电,如果继续串联充电,则已充满电的单体锂离子电池就可能会被过充电。

而锂离子电池过充电会严重损害电池的性能,甚至可能会导致爆炸造成人员伤害,因此,为了防止出现单体锂离子电池过充电,锂离子电池组使用时一般配有电池管理系统(BatteryManagementSystem, 简称BMS),通过电池管理系统对每一只单体锂离子电池进行过充电等保护。串联充电时,如果有一只单体锂离子电池的电压达到过充保护电压,电池管理系统会将整个串联充电电路切断,停止充电,以防止这只单体电池被过充电,而这样会造成其他锂离子电池无法充满电。

经过多年的发展,磷酸铁锂动力电池由于具有较高的安全性、很好的循环性能等优势,已经基本能满足电动车特别是纯电动轿车的要求,工艺上也基本具备了大规模生产的条件。然而,磷酸铁锂电池的性能与其他锂离子电池存在着一定的差异,特别是其电压特征与锰酸锂电池、钴酸锂电池等不同。以下是磷酸铁锂与锰酸锂两种锂离子电池的充电曲线与锂离子脱嵌对应关系的比较:

图1 锰酸锂电池锂离子脱嵌与充电曲线对应关系

图2 磷酸铁锂电池锂离子脱嵌与充电曲线对应关系

从上图的曲线不难看出,磷酸铁锂电池在快充满电时,锂离子几乎完全从正极脱嵌到负极,电池端电压会快速上升,出现充电曲线的上翘现象,这样会导致电池很容易达到过充电保护电压。因此磷酸铁锂电池组中某些电池充不满电的现象相对锰酸锂电池组而言会更为明显。

另外,虽然有些电池管理系统带有均衡功能,但由于从成本、散热、可靠性等多方面考虑,电池管理系统的均衡电流一般远小于串联充电的电流,因此均衡效果不是很明显,也会出现某些单体电池充不满电的情况,这对于需要大电流充电的锂离子电池组,例如电动汽车用的锂离子电池组而言则更为明显。

例如,将100只放电容量都为100Ah的锂离子电池串联起来组成电池组,但如果成组前其中99只单体锂离子电池荷电80Ah,另外1只单体锂离子电池荷电100Ah,将此电池组进行串联充电时,其中荷电100Ah的那只单体锂离子电池会先充满电,从而达到过充保护电压,为了防止这只单体锂离子电池被过充电,电池管理系统会将整个串联充电电路切断,也就使得其他99只电池无法充满电,从而整个电池组放电容量也就只有80Ah.

一般电池厂家出厂时测试容量时是将单体电池先恒流充电再恒压充电,然后恒流放电从而测出放电容量。一般放电容量约等于恒流充电容量加上恒压充电容量。而实际电池组串联充电过程中对单体电池而言一般没有恒压充电过程,所以恒压充电容量就会没有,电池组容量就会小于单体电池容量。而一般充电电流越小,恒压充电容量比例越小,电池组损失容量越小,因此又发展出了电池管理系统和充电机协调配合串联充电的模式。 电池管理系统和充电机协调配合串联充电。

电池管理系统和充电机协调配合串联充电

电池管理系统是对电池的性能和状态了解最为全面的设备,所以将电池管理系统和充电机之间建立联系,就能使充电机实时地了解电池的信息,从而更有效地解决电池的充电时产生一些的问题,其原理图如下。

图3 动力锂电池系统集成方案

图4 锂离子蓄电池系统基础体系

图5 BMS和充电机协调配合串联充电示意简图

电池管理系统和充电机协调配合充电模式的原理为:电池管理系统通过对电池的当前状态(如温度、单体电池电压、电池工作电流、一致性以及温升等)进行监控,并利用这些参数对当前电池的最大允许充电电流进行估算;充电过程中,通过通信线将电池管理系统和充电机联系起来,实现数据的共享。电池管理系统将总电压、最高单体电池电压、最高温度、温升、最大允许充电电压、最高允许单体电池电压以及最大允许充电电流等参数实时地传送到充电机,充电机就能根据电池管理系统提供的信息改变自己的充电策略和输出电流。

相关阅读

科技园区亮化设计树立园区品牌知名度

通过科技园区亮化设计,树立园区品牌,扩大品牌知名度,有效地吸引相关行业进驻园区。而且科技园区亮化设计有哪些技巧? 科技园亮化规划旨在让人们感受到灯光带来的美。按照以...
2022-09-18
科技园区亮化设计树立园区品牌知名度

用灯光亮化工程提升城市文化价值

随着中国人民生活水平的提高,人们对城市夜环境的要求越来越高, 城市灯光亮化工程 在环境中具有营造氛围的作用。在温暖的夜环境中,在城市亮化工程的营造下,一座城市或一个...
2022-07-30
用灯光亮化工程提升城市文化价值

户外亮化工程如何做能够满足市民需求?

随着人们生活水平的提高,人们的户外活动时间从白天到晚上,这显然对夜间的户外自然环境提出了更高的要求。 户外亮化工程 在美化夜景、营造优美的自然照明环境、方便夜间户外...
2022-08-04
户外亮化工程如何做能够满足市民需求?

古建筑照明设计应该遵循哪些原则

我国古代建筑在世界建筑中自成一体系,伴随着我国旅游业的快速发展,许多古建筑也将开展夜景亮化工程 ,古代建筑的夜景亮化原则最主要的还是要保护好古建筑。 古建筑照明 设计...
2022-07-15

做好小区夜景照明的4大方法

1、运用合理的暖光与冷光的相互协调搭配,小区娱乐休闲区以暖光为主,环境以绿色及冷光的泛光照明为辅,创造出良好的月光照明效果,小区人行道及雕塑建筑建议使用带滤光片的低...
2022-07-15

热销商品

聚氨酯优力胶牛筋垫片PU垫片缓冲垫圆形密封垫圈减震垫O型垫 加工

聚氨酯优力胶(PU)牛筋垫片是一种高性能弹性密封减震元件,采用优质聚氨酯材料精密加工而成。具有优异的耐磨性、抗撕裂性、耐油性和耐老化性能,适用于高负荷、高频振动...
5

扎丝,葡萄扎丝、扎丝绑丝、铁丝扎带、电镀锌铁丝扎线、捆扎铁丝

扎丝是一种广泛应用于农业、园艺、建筑和包装等领域的金属绑扎材料,常见类型包括葡萄扎丝、扎丝绑丝、铁丝扎带、电镀锌铁丝扎线和捆扎铁丝等。其中,葡萄扎丝专为葡...
9.3

内六角扳手高硬度加长球头六棱六方扳手3456781012mm平头小空间

内六角扳手高硬度加长球头六棱六方扳手,专为狭小空间作业设计,提供3、4、5、6、7、8、10、12mm多种规格,满足不同需求。采用优质合金钢材质,经热处理工艺,硬度高、耐磨...
2.55

橡胶包边条u型骨架密封条机械钣金桥架防割手装饰护口保护条卡条

橡胶包边条U型骨架密封条是一种广泛应用于机械、钣金、桥架等金属边缘的安全防护配件。其采用优质橡胶材质,内嵌U型钢骨架,兼具柔韧性与结构强度,可牢固卡装在金属板...
1.28

手电筒强光充电长续航锂电户外变焦远射家用应急小便携多功能耐用

这款手电筒集强光、长续航与多功能于一体,专为户外探险与家庭应急设计。采用高亮LED灯珠,支持多档调光及远射变焦功能,最远照射距离可达数百米,夜间照明清晰明亮。内...
11.86

网站栏目