串联锂离子电池组的均衡具体介绍

作为为电动汽车供给动力的大功率锂电池组，为了确保整个电池组的容量，对电池进行均衡办理是必要的。

市场上各式各样的电池办理IC都供给了电压均衡办理功用，用户只需外接部分元器件就能够完结。可是惋惜的是，大多数电池办理IC选用的都是用电阻分流/耗电的办法来完结各个电池间的平衡。这种办法在小功率的电池组，比方笔记本，手持设备，或许电动自行车用电池都是能够承受的。可是关于上百安时的电池，将电量白白耗费掉实在是糟蹋，并且关于宣扬“环保/节能”的电动汽车来讲，多少也有点说不过去。

实际上，在铅酸电池年代，关于电池组的均衡现已呈现了各式各样的办法。下面主要是针对锂电池组，介绍几种可行的均衡办法。

1，电阻分流/耗能/bleeding/shutTIng

这种办法是市面上最常见，也是最简略的办法。在09年的电动自行车展上展出的锂电池组用的保护板，也包含电动汽车用的保护板，它们的均衡办法都是用电阻完结的。原因也很简略：简略完结，没有更好的办法。其实也是本钱最低的办法。

电路原理如下图：

原理十分简略，操控器会实时监测各节电池的电压，假如发现某一节电压过高，并且到达了均衡敞开的条件，该电池对应的开关就会翻开，这时该电池对应的电阻上就会有电流流过。假如其时是在充电，那么流过电池的电流就会削减，该电池充电速度减慢，终究跟其它电池的电压相同；假如其时是在放电或许搁置，那么该电池的电量会在对应的电阻上耗费掉，终究电压下降，到达与其它电池相同的水平。

当然了，均衡条件能够自己设定，也能够设定只在充电时履行均衡功用。

这种办法最大的长处是：本钱低，结构简略，简略完结。关于没有研制才能的小公司，这也是现存仅有的办法。而缺陷也是相同显着：糟蹋能量，发热，并且均衡功率低，由于靠电阻耗费能量究竟需求时刻，在大功率电池组的情况下，这一点也不得不考虑。

实际上，现在许多大公司，如TI，英飞凌等公司现已完结了更高档的均衡办法，使得能量运用功率更高，均衡速度更快的办法。而TI在这方面现已开发出了专用IC—bq78PL114，下一节来介绍这款IC选用的自动平衡：PowerPump cell balancing。

前次介绍了现在运用最广泛最简略的锂离子电池均衡办法，当然其它各种均衡办法也一向存在，只不过由于大容量锂电池一向没有推行，并且许多厂家没有实力来产品化这些技能，所以市场上很少见。走运的是，TI现已将其中一种自动平衡办法集成到专用IC中，尽管运用CPU也能够完结，可是软件的可靠性究竟不如硬件，并且这样产品化就变得简略了。下面简略介绍一下。

下面是bq78PL114 ApplicationNote里的原理图：

实际上原理很简略，在Ti的多篇文档里都有介绍。

当V3高于V2时，P3S端衔接的IC管脚输出PWM。在PWM OFF时，Q1导通，V3经过Q1与电感构成回路（如图红线所示）。耗费V3的电力，这时电感内电流上升，能量贮存在电感内。在PWM ON时，Q1截止，此刻V2经过Q2内的二极管与电感凑成续流回路（如图蓝线所示）。此刻贮存在电感内的电流下降，能量转移至V2。至此，能量由V3转移至V2的进程完结，知道两者电压持平时PWM封闭。

下图是对一组2Ah的锂电池进行均衡时的波形。运用固定占空比的PWM，能够看出电感内的电流改变，以及被均衡的电池电压纹波，在充电阶段，电压有上升的现象。

关于PWM频率，占空比，电感容量的挑选，三者是彼此相关的。Ti的IC引荐频率是200kHz，这样能够减小电感，然后降低本钱。

这个办法需求的PWM数量是2×(n-1)，n是电池数量。相对仍是比较多的。并且能量转移只能从一节电池转移到与它相邻的电池。假如电池数量多的话，操控算法仍是适当杂乱的。当然了，已然Ti现已把算法IC化，那么关键问题仅仅本钱罢了。

可是运用bq78PL114+BQ76PL102，最多能够办理8节电池。假如电动汽车需求80节，那么需求10个这样的电池组别离办理。这样的话，本钱又增加了。所以这款IC应该是针对手持设备，或许笔记本电池，或许电动自行车电池比较适宜。

还有一种运用电容贮存电量进行能量转移的办法，可是操控逻辑愈加杂乱，由于运用的开关更多，并且操控犯错的话简略发生短路，所以不做介绍。

而电路上和逻辑操控上最简略的办法是运用变压器，这个很简略了解。关键是变压器的规划制作本钱都比较高，体积也大一点。假如大容量的锂离子电池自动均衡办法开展的话，应该是本文介绍的电感和变压器办法。现在英飞凌在网上有一篇文章做了介绍，能够参阅。