14500锂离子电池的锂离子电池平衡至少解析

来源:【TRD拓尔德】 发布日期:2021-06-08 分享 加入收藏 关注:879

14500锂离子电池于1991年首次出现,并已成为许多应用的首选技术,包括卫星,地面车辆和飞机模型,以及笔记本电脑和移动电话。这重要归因于锂离子电池出色的能量密度,这是存储能量与重量的比率。


电压降14500锂离子电池可供应约3.0至+4.3V的电压。始终将14500锂离子电池的电压保持在其设计极限内非常重要,否则电池将遭受无法弥补的损坏。实际上,深度放电可能会导致电池短路,一旦电池短路,便无法恢复。对高于4.3V的电压进行过度充电可能会更糟,因为这样做会损坏电池,从而导致过热或其他灾难性后果。在仅使用锂离子电池的简单应用中,电子控制电路必须保护电池。当电池电压降至3.2V以下时,它将断开负载,并确保在充电过程中电压低于4.2V。


锂离子电池结构锂离子电池由两个或多个串联的电池组成。在这种结构中,电池电压等于各个电池电压的总和。例如,可以通过串联连接24个锂离子电池来获得96V电池。添加负载后,负载的电流由24个串联的电池供电。假如要给电池充电,充电器必须为串联连接的电池组供应充电电流。在这两种情况下,所有电池的放电和充电电流都相同。在整个生命周期中,电池可能会充放电数百次甚至数千次。此时,每个电池的老化时间可能会有所不同。有些电池与其他电池不匹配(或更糟)。


假如这种现象没有得到改善,则一个或多个电池可能充电不足或过度充电,这两种情况都可能导致电池故障。平衡改善这种情况的方法称为平衡。平衡是强制所有电池具有相同电压的过程。这是通过平衡电路实现的。Aeroflex平衡电路使用共享总线,该总线的电压等于所有电池的平均电压。平衡电路为那些超过共享总线电压的电池充电,并将电能注入低压电池。这项工作由高效的双面DC/AC转换器完成。平衡电流的大小与电压差成正比,也就是说,随着电池接近理想的平衡状态,平衡电流将接近零。电池电子单元每个电路都是带有谐振复位信号的正激转换器,并且开关频率由锁相环控制,以供应准确的低损耗开关和高效率。BEU还供应单个电池电压监视功能。


单个电池的电压精度为10mV。使用12位A/D和串行数据遥测技术测量数据。关于较小的电池,更适合使用平衡电流较小但传输速率较高的电路。均衡优势通过使用电池平衡,系统工程师可以根据应用选择容量更大的电池,因为平衡可以使电池达到更高的充电状态(SOC)。假如不使用电池平衡功能,则保守的设计无法使SOC接近100%。这些电池串联连接,所有电池的充电电流相等。充电器监视电池的总电压,并继续充电直至达到预设电压,该电压通常为每个电池4.2V。


另一方面,在采用正确平衡措施的电池中,所有电池的电压都非常接近平均电池电压,并且可以通过测量总电池电压的充电电路将电池的SOC充电至接近100%。因此,在没有电池平衡的应用中,电池的SOC通常在20%至80%的范围内,利用率仅为60%。假如新增新的平衡措施,SOC范围可能在5%到95%之间,利用率将提高到90%。因此,电池平衡系统减小了实现相同输出容量的电池的尺寸。即使包括平衡器的重量,这也可以大大减轻整体重量,并且也非常具有成本效益。


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