锂离子电池组均衡和保护的关系研究
锂电池组保护板均衡充电基本工作原理
成组锂电池串联充电时，应保证每节电池均衡充电，否则使用过程中会影响整组电池的性能和寿命。
常用的均衡充电技术有恒定分流电阻均衡充电、通断分流电阻均衡充电、平均电池电压均衡充电、开关电容均衡充电、降压型变换器均衡充电、电感均衡充电等。
而现有的单节锂电池保护芯片均不含均衡充电控制功能;多节锂电池保护芯片均衡充电控制功能需要外接CPU，通过和保护芯片的串行通讯（如I2C总线）来实现，加大了保护电路的复杂程度和设计难度、降低了系统的效率和可靠性、增加了功耗。
本文针对动力锂电池成组使用，各节锂电池均要求充电过电压、放电欠电压、过流、短路的保护，充电过程中要实现整组电池均衡充电的问题，设计了采用单节锂电池保护芯片对任意串联数的成组锂电池进行保护的含均衡充电功能的电池组保护板。
仿真结果和工业生产应用证明，该保护板保护功能完善，工作稳定，性价比高，均衡充电误差小于50mV。
锂电池组保护板均衡充电基本工作原理采用单节锂电池保护芯片设计的具备均衡充电能力的锂电池组保护板示意图如图1所示。
其中：1为单节锂离子电池;2为充电过电压分流放电支路电阻;3为分流放电支路控制用开关器件;4为过流检测保护电阻;5为省略的锂电池保护芯片及电路连接部分;6为单节锂电池保护芯片（一般包括充电控制引脚CO，放电控制引脚DO，放电过电流及短路检测引脚VM，电池正端VDD，电池负端VSS等）;7为充电过电压保护信号经光耦隔离后形成并联关系驱动主电路中充电控制用MOS管栅极;8为放电欠电压、过流、短路保护信号经光耦隔离后形成串联关系驱动主电路中放电控制用MOS管栅极;9为充电控制开关器件;10为放电控制开关器件;11为控制电路;12为主电路;13为分流放电支路。
单节锂电池保护芯片数目依据锂电池组电池数目确定，串联使用，分别对所对应单节锂电池的充放电、过流、短路状态进行保护。
该系统在充电保护的同时，通过保护芯片控制分流放电支路开关器件的通断实现均衡充电，该方案有别于传统的在充电器端实现均衡充电的做法，降低了锂电池组充电器设计应用的成本。
锂电池组均衡控制策略分析报告
锂电池组均衡控制策略分析报告锂电池组均衡控制策略分析报告1. 引言锂电池组是现代电动车、移动设备和可再生能源储存系统中最常用的能量存储装置。
然而，在使用过程中，由于电池组中的不同单体之间存在差异，会导致电池组的性能不均衡，从而降低了整个电池组的使用寿命和性能。
因此，实施均衡控制策略对于提高锂电池组的性能至关重要。
2. 均衡控制策略的意义均衡控制策略旨在通过调整电池组中各个单体之间的电压和电荷状态，使它们保持一致。
通过均衡控制，可以提高电池组的总体性能，延长电池组的使用寿命，并提高电池组的安全性能。
此外，均衡控制还可以最大化电池组的能量利用率，提高整个系统的能源效率。
3. 常用的均衡控制策略（1）被动均衡控制：被动均衡控制是通过串联电阻、二极管等被动元件来实现电池单体之间的均衡。
这种方法简单且成本低廉，但效果有限，特别是在大型电池组中。
（2）主动均衡控制：主动均衡控制是通过在电池组中添加控制电路和开关元件来主动调整电池单体之间的电压和电荷状态。
这种方法可以实现较高的均衡效果，并能够根据需要进行精确控制。
4. 均衡控制策略的实施步骤（1）电池组状态监测：首先需要对电池组中各个单体的电压和电荷状态进行实时监测，以了解其当前的状态。
（2）均衡控制算法设计：根据监测到的电池组状态，设计合适的均衡控制算法。
常用的均衡控制算法包括电压差控制、充放电平均等。
（3）均衡控制电路设计：根据设计好的均衡控制算法，设计出相应的均衡控制电路。
该电路需要能够根据算法进行调整，实现单体之间的均衡。
（4）均衡控制策略实施：将设计好的均衡控制电路与电池组连接，实施均衡控制策略。
在实施过程中，需要不断监测电池组的状态，并根据需要进行调整。
5. 均衡控制策略的效果评估实施均衡控制策略后，需要对其效果进行评估。
可以通过对电池组的总体性能、使用寿命和安全性能进行测试和分析来评估均衡控制的效果。
此外，还可以根据实际应用情况，对均衡控制策略进行优化和改进。
4-7节串联锂电池自动均衡及保护电路方案说明V1.2
4-7节串联锂电池自动均衡及保护电路方案说明V1.0 2008.08 ○C2008Burnon International Limited 4-7节串联锂电池自动均衡及保护电路方案说明V1.02008.08○C 2008Burnon International Inc. Page 2 概述基于锂电池安全性能的要求，本保护电路采用美国intersil 电池组专用管理芯片ISL9208、Microchip MCU PIC16F690、IR MOSFTE ，通过I 2C 通信控制，对4－7节串联锂离子、聚合物锂电池包进行管理。
采用上位机（PC ）实时监控，方便生产、检测。
主要特点体现在对电池组的：1：过充电保护 （充电过高电压保护、充电过电流保护）2：过放电保护 （放电过低电压保护、放电过电流保护、放电短路保护） 3：电池组温度异常保护（电池组温度过低，关闭电池组充放电状态。
电池组温度过高，关闭电池组充放电状态。
） 4：休眠保护 （电池电压过低关闭电池组输出） 5：电池组自动均衡（本保护电路的特点）简要说明：电池组的单个电池之间由于电压、容量、内阻存在差异，在充放电 过程中最终会导致电池电压存在差异。
而保护电路是通过检测单个电池的电压来 进行保护，保护电路检测到其中某个电池电压过高关闭充电状态，保护电路检 测到其中某个电池电压过低关闭放电状态。
为了使电池组发挥最大性能，因此 本电路引入电池组在充电过程中电压进行自动均衡。
特性1、适用范围相关电池组参数可通过ISP 在线编程接口及外部设备更改。
2、 用途： 适用于4－7节串联锂离子电池组、聚合物锂电池组。
本DEMO 板可根据客户的需要，通过外编程更改有关参数，也可适用于4－7节串联磷酸铁锂电池组。
3、特点 3－1 针对各节电池的高精度电压检测功能4-7节串联锂电池自动均衡及保护电路方案说明V1.0 2008.08Page 3 © 2008 Burnon International Inc.3－2 充电及均衡参数 序号 项目 详细内容标准1耐高压元件充电器最高电压必须小于标准值18V/4CELL ；23V/5CELL ；27.5V/6CELL ；32V/7CELL2 恒流恒压充电 (充电器参数)恒压电压CV 16.8V/4CELL ；21V/5CELL ；25.2V/6CELL ；29.6V/7CELL恒流电流CC 小于3.5A 3充电过流保护过流保护电流 4A ±20％ 延迟时间0.5S 4 均衡 均衡基准电压差 30mV均衡以最低电池电压为基准，误差超 过30mV 的电池都进行均衡均衡电流100mA 3－3 输出参数 序号 项目详细内容标准1输出电压 最小输出电压 11V/4CELL;14V/5CELL;16.8V/6CELL; 19.6V/7CELL最大输出电压 16.8V/4CELL ；21V/5CELL ；25.2V/6CELL; 29.6V/7CELL2 输出电流 放电电流<15A 放电过流保护 （一次保护）保护电流 20A ±20％ 保护延迟时间 1S保护解除条件断开负载，自恢复短路保护 （二次保护）保护条件 外部电路短路 保护电流 40A ±20％ 保护延迟时间200us4-7节串联锂电池自动均衡及保护电路方案说明V1.02008.08○C 2008Burnon International Inc. Page 4 保护解除条件断开负载，自恢复3－4 充放电电池温度监测 序号 项目 详细内容 标准1充电状态监测电池组温度 正常充电摄氏－20℃——50℃ 充电保护大于50℃ 充电恢复小于40℃2放电状态监测电池组温度 正常放电摄氏－20℃——75℃ 放电保护大于75℃ 放电恢复小于60℃3－5 休眠及PCB 功耗 序号 项目详细内容标准1 工作状态 （充放电状态） PCB 板功耗 小于3.8mA2休眠状态 条件：1：电池电压范围2.5V －4.2V 2：无充放电状态PCB 板功耗EB+对GND ：小于30uA EB-对GND ：小于60uA 休眠延迟时间 120S休眠解除条件 充电放电放电维持电流 大于50mA4-7节串联锂电池自动均衡及保护电路方案说明V1.0 2008.08Page 5 © 2008 Burnon International Inc.接口规范：4节串联（拨码开关一位置1、另一位置2）5节串联（拨码开关一位置1、另一位置ON ）4-7节串联锂电池自动均衡及保护电路方案说明V1.02008.08○C 2008Burnon International Inc. Page 66节串联（拨码开关一位置ON 、另一位置2）7节串联（拨码开关一位置ON 、另一位置ON ）4-7节串联锂电池自动均衡及保护电路方案说明V1.0 2008.08Page 7 © 2008 Burnon International Inc.使用说明1、 放置DEMO 板的区域必须与金属等导电物体隔离，并预留一定空间。
锂离子电池组的双向主动均衡研究
分类号：密级：论文编号：学号：52170401123重庆理工大学硕士学位论文锂离子电池组的双向主动均衡研究研究生:李琛指导教师：罗勇副教授斯红路教授级高工学位类型：专业学位专业学位类别：工程硕士（车辆工程领域）研究方向：新能源汽车培养单位：车辆工程学院论文完成时间：2020年3月25日论文答辩日期：2020年6月8日Category Number:Level of Secrecy:Serial Number:Student Number:52170401123 Master's Dissertation of Chongqing University of TechnologyResearch on Bidirectional Active Equalization of Lithium-ion Battery PackPostgraduate:Li ChenSupervisor:Associate Professor Luo YongProfessorate Senior Engineer Si Hong Lu Degree Category：Professional DegreeSpecialty:Master of Engineering（Vehicle Engineering）Research Direction:New energy vehicleTraining Unit:Institute of vehicle engineeringThesis Deadline:March25,2020Oral Defense Date:June8,2020摘要摘要锂离子动力电池包是电动汽车的核心部件之一，作为动力来源的载体，它由成千上百个单体电池串联或并联组成。
串联的锂离子电池由于加工制造、装车环境和使用过程的影响，会出现容量、电压、内阻等不一致性差异，这种不均衡现象严重影响了动力电池的动力性、安全性和寿命。
串联锂离子电池组均衡管理方法研究
·开发与创新·0引言随着电动车和便携式电子产品的快速发展，对于电池技术的研究受到越来越多学者的关注和重视，电池技术也在近年来不断地的更新换代。
锂离子电池由于其能量密度高、自放电小、无记忆效应、使用寿命长及单节电池电压高等许多优点，得到了广泛的应用，迅速成为市场上的主流电池产品。
对于较大功率的电器而言，单节电池的容量是有限的，不能保证用电器长时间工作，而串联锂离子电池组可以提供较高的电压、较大的电池容量。
但是在实际使用时，锂离子电池组各单体电池之间存在差异性，在电池组充放电过程中，这种差异性会使个别单体电池由于过充或者过放而损坏，从而导致整个电池组损坏，降低电池组的使用寿命，因此在充放电时对锂电池组中的单体电池进行能量均衡是十分必重要的[1]。
为解决串联锂离子电池组在充放电时的均衡问题，提高电池组的性能和使用寿命，本文综合前人的研究成果[2]，提出了一种改进型的串联锂离子电池组充放电均衡管理方案。
该方案直接采用DC/DC 开关电源，在充放电过程中根据检测到的各单体电池的状态（电压值、电流值等），运用智能化算法判断出需要均衡的单节电池，对该节电池进行额外的均衡充放电，实现电池间能量的转移。
1整体设计思路图1为串联锂离子电池组均衡管理整体设计框图。
（1）中央控制器采用TMS320F2812，满足系统接收、处理大量数据，并进行相关算法运算和对实时性的要求。
（2）电池监测：采用精工S-8254A 芯片，可测量4个串联锂离子电池电压，电流传感器采用霍尔传感器CSCA0075A000-U12J-001，电压传感器采用霍尔电压传感器CLSM-10MA ，ATmega32为MCU 构成监测模块。
设计出电池组过压、欠压、过流、短路、过温、低温保护电路[3]。
修稿日期：2012－12－18基金项目：陕西国防学院2012年立项课题（Gfy12-10）作者简介：马艳（1984-），女，陕西长安人，本科，讲师。
锂电池组均衡控制策略分析
锂电池组均衡控制策略分析锂电池组均衡控制策略分析锂电池组是目前广泛应用于移动设备和电动车辆中的一种重要能源存储设备。
然而，由于电池组中各个单体电池的差异性，容易导致电池之间的不均衡，进而影响电池组的性能和寿命。
为了解决这一问题，研究人员提出了多种锂电池组均衡控制策略。
首先，锂电池组均衡控制的第一步是识别电池组中的不均衡情况。
通常，通过测量电池组中各个单体电池的电压和温度来判断电池组的状态。
如果存在不均衡情况，就需要采取相应的控制策略进行均衡。
其次，一种常用的均衡控制策略是基于电压均衡的方法。
当电池组中某些电池的电压过高或过低时，可以通过将电流从电压较高的电池转移到电压较低的电池来实现均衡。
这可以通过串联电阻、直接连接或者交流耦合等方式实现。
这种方法的优点是实现简单，但缺点是效率较低，因为转移电流会导致能量损耗。
另一种常见的均衡控制策略是基于电流均衡的方法。
该方法通过监测电池组中各个单体电池的充放电电流来判断电池之间的不均衡情况，并通过调节充放电电流来实现均衡。
这种方法的优点是能够减少能量损耗，但需要较为复杂的电流控制电路。
除了电压和电流均衡方法外，还有一些其他的均衡控制策略，如基于温度均衡的方法和基于容量均衡的方法。
基于温度均衡的方法主要通过控制电池组中各个单体电池的温度来实现均衡，而基于容量均衡的方法则通过控制电池组中各个单体电池的充放电容量来实现均衡。
总之，锂电池组均衡控制是保证电池组性能和寿命的重要环节。
通过识别不均衡情况，并采取相应的控制策略，可以有效地实现电池组的均衡，提高电池组的整体性能和使用寿命。
未来，随着科技的不断发展，更加先进和智能的均衡控制策略将进一步推动锂电池组的发展和应用。
锂电池组均衡控制方案研究
锂电池组均衡控制方案研究锂电池组均衡控制方案研究步骤一：了解锂电池组均衡的意义和作用在锂电池组中，不同单体电池之间存在着电容和电阻的差异，导致充放电过程中电能的分布不均匀。
这会导致一些电池充电不足，而其他电池则过度充电，从而影响整个电池组的性能和寿命。
因此，锂电池组均衡控制的目标是通过调整电池之间的电荷和放电量，使得电池组中的每个电池状态一致，从而提高整个电池组的可靠性和效率。
步骤二：确定均衡控制策略均衡控制策略是实现锂电池组均衡的关键。
常见的均衡控制策略包括被动均衡和主动均衡两种。
被动均衡是指通过串联电阻和二极管等被动元件，将过度充电的电池放电到与其他电池相同的电压水平，以达到均衡的目的。
被动均衡简单可靠，但效率较低。
主动均衡是通过控制电流充放电来实现均衡。
充电过程中，通过控制充电电流避免过度充电；放电过程中，通过调整放电电流来平衡电池。
主动均衡的优点是效率高，但需要复杂的电路和控制算法。
步骤三：设计均衡控制电路根据所选择的均衡控制策略，设计相应的电路。
对于被动均衡，电路主要包括串联电阻和二极管；对于主动均衡，电路则需要包括控制器、功率开关和传感器等元件。
步骤四：实验验证和性能优化设计完成后，需要进行实验验证和性能优化。
通过实验，可以测试电池组的均衡效果，包括电池充放电过程中的电压变化、电流变化等。
根据实验结果，对均衡控制策略和电路进行调整和优化，以达到更好的均衡效果和性能。
步骤五：系统集成和应用在实验验证和性能优化完成后，可以将均衡控制电路集成到实际的锂电池组中。
根据不同的应用场景，可以将均衡控制电路应用于电动车、储能系统等领域，提高电池组的可靠性和使用寿命。
综上所述，锂电池组均衡控制方案的研究是为了解决锂电池组中电池之间存在的不均衡问题。
通过了解其意义和作用，确定均衡控制策略，设计均衡控制电路，并进行实验验证和性能优化，最终实现系统集成和应用，以提高锂电池组的性能和可靠性。
动力锂离子电池组均衡策略研究
动力锂离子电池组均衡策略研究
齐火箭;张新瑞;王嘉宏;徐海宾;张捷靖
【期刊名称】《电源学报》
【年(卷),期】2024(22)2
【摘要】为了有效减小串联锂离子电池组在使用过程中的不一致性,提出一种使用Cuk均衡器结合双层选择开关的新型均衡拓扑,该拓扑能够快速地实现任意单体间的能量传递,提高均衡速度。
根据开路电压OCV(open circuit voltage)-荷电状态SOC(state-of-charge)曲线的特性,采取分段式均衡,将电压和SOC作为均衡变量,并设计模糊逻辑控制FLC(fuzzy logic control)算法动态调节均衡电流,以减少均衡时间和能量损耗。
使用Matlab/Simulink软件进行模型搭建并仿真,实验结果表明,所提出的能量传递拓扑比传统Cuk电路在相邻单体间能量传递的拓扑要节省22.17%的均衡时间。
此外,与均值差分算法相比,使用FLC算法在静置和充放电条件下,提高了30%以上的时间效率和约11%的能量效率。
验证了该均衡方案的可行性。
【总页数】11页(P205-215)
【作者】齐火箭;张新瑞;王嘉宏;徐海宾;张捷靖
【作者单位】国网冀北电力有限公司张家口供电公司
【正文语种】中文
【中图分类】TM912
【相关文献】
1.锂离子电池组充电均衡电路及其均衡策略研究
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5.锂离子电池组均衡电路及其均衡策略研究
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锂离子电池组均衡充电和保护系统研究
第24卷 第3期2004年3月北京理工大学学报T r ansactions of Beijing Instit ute o f T echnolog y V ol.24 N o.3M ar.2004 文章编号:1001-0645(2004)03-0210-04锂离子电池组均衡充电和保护系统研究李红林, 张承宁, 孙逢春, 李军求, 张 旺(北京理工大学机械与车辆工程学院,北京 100081)摘 要:为了提高串联电池组充电过程中的一致性,设计了电池组均衡充电保护系统并介绍了其具体实现方法.分析了锂离子电池组均衡充电保护系统在电池组充电过程中的均衡充电和保护功能,建立了电池组均衡充电的控制模型.在锂离子电池组的均衡充电试验过程中,测量了模块的分离电流和反馈总线电压.豪华电动大客车BF C6100EV 运行试验表明,均衡充电保护系统改善了电池组充电过程中的一致性以及保护作用,改善了电池的性能,延长了电池组的使用寿命.关键词:均衡充电;锂离子电池组;电池组管理;电动车辆中图分类号:T M 912.8;U 469.72 文献标识码:AEqualization Charging and Protection Systemfor Li -Ion Battery SeriesLI Ho ng -lin, ZHANG Cheng -ning, SUN Feng-chun, LI Jun-Qiu, ZHANG W ang(Scho ol of M echanical and V ehicular Engineer ing ,Beijing Institute o f T echno log y ,Beijing 100081,China )Abstract :A sy stem is developed to improve the ser ies battery packs co ncer ning their unifo rmity and char ging protectio n.Measures for the implem entation of battery equalizatio n dur ing charging and the pr otectio n system are discussed .Functio ns of equalizatio n charg ing and o vercharging pro-tection are analyzed,and m odel o f control for series battery packs equalization char ging is setup.Diverting -current and feedback bus voltag e are m easured during ex perim ents on series Li-ion bat-tery packs equalization char ging .Field operation o n lux ury transit bus BFC 6100EV show ed that the sy stem did improve on the battery series charging uniform ity pro vided o vercharging protec-tio n,enhanced battery perform ance and prolo ng ed battery life.Key words :equalization charging;Li-io n battery series;batter y series m anag em ent;electric ve-hicle收稿日期:20030520基金项目:国家“八六三”计划项目(2002AA 501821)作者简介:李红林(1978-),男,博士生,E-mail:lh lbitev@ ;张承宁(1963-),男,教授,博士生导师. 目前限制电动车辆产业化的一个主要因素就是电池的性能和寿命.尤其当采用串联电池组作为动力源时,电池间的不一致性会导致电池具有不同的充电特性,从而增加了电池组充电过程中电池单体发生过充的可能性,使得电池组的性能下降.对电压敏感型的锂离子电池来说,过充是必须避免的,否则电池的安全性得不到保障.但在实际的电动车辆应用中,动力电池的充电都是通过给整个电池组充电实现,缺乏对单体电池的监视和保护,即使通过电池组管理系统对电池进行监视,也仍然缺乏有效的方式对电池组的充电进行控制和保护.目前对电池组进行均衡管理的算法,主要有能量耗散型和能量非耗散型两种.对于电动车辆长串的电池组应用来说,一般采用能量非耗散型的模式,如开关电容均衡系统和双向可逆DC/DC动态均衡系统[1,2].这两种系统都可以实现动态均衡,而且没有复杂的控制系统,只要电池组中电池单体电压差超过一定范围,均衡模块在相邻电池间进行能量的交换,从而实现均衡.但是从电动大客车用锂离子电池组长期的试验过程看,电池组的一致性和过充是两个严重的限制因素.作者设计了锂离子电池组均充保护系统,简称BECP系统.该系统采用模块化结构,BECP模块不间断地监视单体电池的充电电压,当电池的充电电压达到过充电压(如雷天牌200A・h/3.6V锂离子电池的过充电压为4.35V)时,模块开始调节单体电池的充电电流,以维持恒定的充电电压;当电池的电压达到安全限(4.50V)时,模块自动发出报警信号,通知充电机减小充电电流,从而实现对电池组充电的保护.1 电池组均充保护系统实现均充保护系统原理图如图1所示,其中BECP 模块主要由1个升压型的转换式电源构成[3],输入为电池两端的电压.当输入电压(电池端电压)大于4.35V时,转换式电源通过调节占空比使流过电池的充电电流减小,分出电流流经BECP模块转化成高压小电流信号,然后高压小电流又反馈到充电总线,实现正反馈,从而使电池端电压恒定在4.35V;如果当BECP分出的电流达到最大值,而电池的电压仍继续上升到电压的安全限(4.50V)时,模块发送报警信号并同时发送信息给充电机减小充电电流,直到减小到报警信号消除为止,从而实现对电池组充电单体电池的保护.为了在模块中获得高精度的电压,设计时采用了电流模式的PWM控制器UC3844;输入电压由外部的12V稳压电源提供,输出为两个高精度的电源:(4.35±0.03)V和(4.50±0.03)V.升压型的转换式电源采用了Flyback转换器[3].Fly back转换器由高速PWM控制器UC2825A控制,根据比较信号产生不同占空比的双路PW M控制信号,在驱动电路的作用下控制两个功率Mo sfet,从而实现模块中储能变压器的能量转移,实现对电池充电电流的转移.同时当电池的端电压达到4.50V时,模块比较电路产生误差信号并把误差信号传送给充电机控制系统,调节充电电流,直至误差信号保持零为止.2 系统工作原理分析[4,5]电池组均衡充电保护系统分析模型如图2所示,其中充电机以电流源i s简化,其大小可由电池组均充保护模块控制.均充保护模块BECP连接到电池两端作为输入,输出经过汇流排反馈回充电总线.在充电过程中,当均充保护模块不工作时,电池组中的充电电流i c等于充电机的电流i s,当充电过程中有的电池电压达到过充电压时,均充保护模块开始工作,把电池中的充电电流分离出去从而维持充电电压.分出的电流在模块的作用下,转化为高压小电流,由输出端反馈回充电总线,所以均充保护模块分出的能量没有损失,并且这种反馈属于正反馈,所以会增加电池组中的充电电流,使得电池组中模块没有分流的电池单体的充电电流增加,从而提高了充电效率.211 第3期李红林等:锂离子电池组均衡充电和保护系统研究如图2所示,设均充保护模块BECP n 的增益系数为B ,由于i c =i s +i o1+i o2+…+i o n ,(1)并且i o n =i d n B ,则流过电池B 1的电流i b1=i s +i d1(B -1)+i d2B +…+i d n B ,(2)式中 i c 为电池组的充电电流;i s 为充电机的输出电流;i o1,i o2,…,i o n 为均充保护模块的输出电流;i d1,i d2,…,i d n 为均充保护模块的分离电流.如果假设电池单体的特性函数为Z b ,充电机的充电控制函数为C ,电池单体的过充压限为V A ,电池端电压为V b ,则电池组均衡保护充电系统的功率流图如图3所示.当电池组中存在V b <V A 时,表明充电系统中仍然有BECP 模块没有工作,此时有i c i s =1+CZ b1+CZ b -n B CZ b ,(3)则当稳态t →∞时,如果CZ b m 1,有i ci s →11-n B.(4)如果取BECP 的增益B =1/N ,则i c i s →N N -n,其中n 为BECP 工作的个数;N 为串联电池数.因此,为了使系统工作稳定,电池组充电系统中BECP 工作的最大个数n 为N -1,当第N 个BECP 开始工作时,表明电池组中的所有电池的充电电压都已达到充电电压限,此时最后工作的BECP 会控制充电机减小充电电流或者停止充电,以避免电池组中的电池发生过充或者使系统变得不稳定.3 试验分析为了对模块进行调试,进行了如图4所示的试验.采用德国Dig atr on 的BNT 400-050电池充放电系统对5块串联的雷天牌200A ・h/3.6V 的锂离子电池进行充电[6],电池处于完全放电状态;为了获得BECP 模块分流电流、反馈电压和电池单体电压的关系,试验时在每个分流模块处接入1块电流表,同时由于反馈总线的电压范围在110～130V 之间,为了能回收反馈能量,把反馈充电总线接在由10块铅酸电池构成的电池组两端,铅酸电池的初始电压为118V,并在反馈线两端接入电压表,以观察反馈电压大小.试验充电电压和电流随时间的变化曲线如图5所示,电池单体B 1,B 2,B 3,B 4,B 5的电压随时间变化曲线如图6所示,同时图6中还表示出了当模块BECP2分流,而其余模块没有分流时的局部放大.图5 电池组充电电压和电流变化曲线Fig .5Charging voltage and curr ent for Li -ion battery s eries图6 电池单体电压随时间变化曲线Fig .6 Voltage vs .charging time of a single cell从图5和图6中可见,分流模块开始工作的时间大约在4.5h 处,此时的充电电流约为16.0A ,且5块电池中B 2的容量较小,B 1和B 4容量居中,而B 3212北京理工大学学报第24卷 和B 5容量偏大.当模块BECP2开始分流时,由于电池的容量较小,电压上升较快,所以分流电流在较短的时间里达到10A,致使电池B 2的充电电压下降并保持在4.35V 的水平;而电池B 1,B 3,B 4,B 5的电压继续上升,只是B 5和B 3的电压上升较快.随着充电电流的减小,BECP 2所分出的电流也逐渐下降,电池B 2的电压保持在4.35V 或者有较小的下降,而其它电池电压的上升导致模块逐渐开始工作,当BECP 5开始工作或者充电机电流下降到2.5A 时即可停止充电.分流总线电压和分流电流与时间的关系曲线如图7所示.当模块开始分流时,充电反馈总线的电压不断上升,从而给铅酸电池组充电;从测量数据可以看出,模块的最大分流电流超过10A,并且可以持续工作较长时间.随着充电电流减小,为了维持4.35V 充电电压,分流模块所分出的电流也逐渐减小;铅酸电池组的初始电压为118V,由于反馈总线在不断地给电池充电,所以当充电结束时,铅酸电池组的端电压有所上升,接近119V.图7 反馈总线电压和分流电流与时间的关系曲线Fig.7 Feedback bu s voltage and divertedcurrent vs.charg ing tim e4 结 论由于工艺以及工作环境等因素的影响,锂离子电池串联单体具有不一致性,并且在电动车辆应用中,电池组不断地充电和放电,从而更加剧了这种不一致性.为此,作者设计和开发了锂离子动力电池均充保护系统.从系统的调试结果看,模块通过分离电池的充电电流保证电池的充电电压稳定.如果充 电电压达到安全限,则发出报警信号,并通知充电机减小充电电流,从而保护锂离子电池组.目前该模块已被成功地应用到电动大客车BFC6100EV 的电池组系统中.由于BFC6100EV 的电池组合为3(并)×108(串),在实际安装时,把每个串联组分为4×27的电池单元,并把每个单元的反馈总线相连以满足系统的要求,同时可以利用分立电流给电池组充电.目前模块的进一步开发仍在进行中,以让模块可以识别报警电池,提高对电池组电池的监视.参考文献:[1] Pascual C ,K rein P T .Sw it ched capacitor sy st em forautomat ic ser ies bat tery equalizatio n [A ].AP EC'97.T he T welfth A pplied P ow er Electr onics A nnual Co n-ference and Ex po sitio n [C ].A tlanta:IEEE Po wer Electr onics Society ,1997.848-854.[2] K utkut N H,W ieg man H,M ar io n R ,et al.M odularbatter y equalizer s a nd m et hod o f co nt ro l[P ].U nited States Pa tent :6150795,2000-11-20.[3] 梁适安.转换式电源供给器原理与设计[M ].北京:世界图书出版公司,1990.L iang Shian.High-frequency sw it ching pow er sup-plies :theo ry and desig n [M ].Beijing :Beijing W or ld P ublishing Co rpo ration ,1990.(in Chinese )[4] Hung S T ,Ho pkins D C,M o sling C R.Ex tensio n ofbatter y life v ia charg e equalizat ion contr ol [J].IEEE T r ansa ct ions on I ndust rial Electr onics ,1993,40(1):96-104.[5] Hopkins D C,M o sling C R ,Hung S T.T he use of e-qualizing conv erter s for ser ial charg ing o f lo ng ba tter y string s [A ].A P EC '91.T he Sixt h A pplied Po wer Electr onics Annual Co nfer ence and Ex posit ion [C ].Dallas:IEEE Po w er Electr onics Societ y,1991.493-498.[6] 李红林,孙逢春,史建军.Dig atr on (迪卡龙)电动车辆电池测试系统[J].电源技术,2003,28(4):247-250.L i Honglin,Sun Feng chun,Shi Jianjun.Dig atr on electr ic v ehicle batt ery test system [J ].Chinese Jour -nal o f Po w er So ur ce ,2003,28(4):247-250.(in Chi-nese)213 第3期李红林等:锂离子电池组均衡充电和保护系统研究。
实用串联锂离子电池组均衡电路的比较研究
（．ｏｌ ｅｏ ｌｃｒ ａ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｚ ｅ ａｇＵｎｖｒｉ ， ｎ ｚ ｏ １０ ７ Ｃ ｉａ ２Ｃ ｌ ｇ ｆ ｅｔｃｌ ｇｎ ｅｉ ， ｈｊ ｎ ｉｅｓ Ｈａｇ ｈ ｕ３ ２ ， ｈｎ） ｅ Ｅ ｉ Ｅ ｎ ｉ ｙ ｔ ０
ｅ ｐ ｒ ｅ ｔｌ ｅ ｕｔ ｈ ｗ ｈ ｔｗｈ ｎ ｔ ｅｎ ｍｂ ｒｏ ａｔｒｅ ｒｔ ｅｖ ｌ ｇ ｉ ｅｅ ｃ ｓｌｒ ｅ， ｈ ｌｂ ｃ — ｘ ｅｉ ｎ ａ ｓ ｌ ｓ ｏ ｔ ａ ｅ ｈ ｕ ｅ ｆ ｔ ｉｓｏ ｈ ｏｔ ｅｄ ｆ ｒ ｎ ｅ ｉ ａｇ ｒ ｔ ｅＦ ｙ ａ ｋ ｍ ｒ ｓ ｂ ｅ ａ ｆ
ｔ ｉｃ ｉｓ ａ ｅ ｃ ｍｐ ｒ ｄ ｔ ｒ ｕ ｈ ｅ ｐ ｒｍｅ ｔ ｎ ｔ ｔ ｃ ｓ ｏ ｅ ｉ ｓ ｃ ｎ ｅ ｔ ｄ ｌ ｈ ｕ —ｏ ａ ｔ ｒｅ ． ｈ ｗｏ ｃｒ ｕ ｔ ｒ ｏ ａ ｅ ｈ ｏ ｇ ｘ ｅ ｉ ｎ ｓ ｏ ｗｏ ｓａ ｋ ｆ ｓ ｒｅ ｏ ｎ ｃ ｅ ｉ ｉ ｍ ｉ ｎ ｂ ｔ ｉ ｓ Ｔ ｅ ｔ ｅ
摘 要 ： 电均衡 可 以提 高 串联 电池 组 中各 电池 的均 衡性 。在 实 际选 用均衡 电路 时需要 考 虑 到均衡 效 果 ， 充
本文 选择 两种 均衡 电路 ，通 过 对 两组 电池 组 的 均衡 实 验 ，对 均衡 电路 进 行 比 较研 究 。实验 表 明 ， 当 电池
组 中 电池 数 量 多、 电压 差 异 大 时 ，反 激 式均 衡 电路 ￣Ｂｃ－ ｏｓ电路 效率 更 高 。 本文 研 究 内容 有助 于方 Ｓ ｕｋ Ｂｏｔ
ｓａ ｋ ． ｈ ｆｅ ｔ ｆｅ ｕ ｌ ａｉ ｎ ｓ ｏ ｌ ｅｃ ｎ ｉ ｅｅ ｅ ｑ ａｉａｉｎ ｃｒｕ ｔ ｒ ｈ ｓｎ Ｉ ｈ ｓｐ ｐ ｒ ｔｃ ｓ Ｔ ｅ ｅ ｃｓｏ ｑ ａｉ ｔ ｈ ｕｄ ｂ ｏ ｓｄ ｒ ｄ ｗｈ ｎ ｅ ｕ ｌ ｔ ｉｃ ｉ ａｅ ｃ ｏ ｅ ． ｎ ｔ ｉ ａ ｅ， ｚ ｏ ｚ ｏ ｓ
串联锂离子电池组均衡管理方法研究
０ 引 言
ｌ
体 电池 进行 能量 均衡 是 十分必 重要 的＿ ｌ ＿ 。 为解 决 串联锂 离 子 电 池组 在 充 放 电时 的均 衡 问题 ． 果 ， 提 出了 一种 改进 型 的串联 锂 离子 电池 组充 放 电均衡
随着 电动车 和便 携 式 电子 产 品 的快 速发 展 ．对 于 电 Ｉ 提 高 电池 组 的性 能 和使用 寿命 ，本 文 综合 前人 的研 究 成 池技 术 的研究 受 到越 来 越 多学 者 的关 注 和重 视 ．电 池技 Ｃ ／ Ｄ Ｃ开 关 电源 ，在 充放 电 术也在近年来不断地 的更新换代。锂离子 电池由于其能 Ｉ 管 理方 案 。该方 案直 接采 用 Ｄ
文 章 编 号 ：１ ０ ０ ２ — ６ ６ ７ ３（ ２ ０ １ ３ ）０ １ — ０ ３ ３ — ０ ２
串联锂 离子 电池 组均衡 管理方法研究
马 艳 ，韩 佳 ， 吕栋 腾
（ 陕 西 国 防工 业 职 业 技 术 学 院 ，陕 西 西 安 ７ １ ０ ３ ０ ０ ）
摘
要 ：锂 离子 电池 组在 充 放 电 时 ，对 电池 组 中的单 体 电 池进 行 能量 均衡 管理 ，能够 延 长 电池 组 的使 用寿 命 ．论 文 提 出了一种 改进 型 的 串联 锂 离子 电池 组 充放 电 均衡 管 理 方案 ，采 用 改进 型 Ｆ ｌ ｙ ｂ ａ ｃ ｋ变换 器
第 ２ ６卷 第 １期 ２ ０ １ ３年 １月
Ｄｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ＆ Ｉ ｎ ｎ ｏ ｖ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｒ ｙ＆ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ Ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｅ ｔ ｓ
机 电产 品 开发 与 崭
锂离子电池组均衡和保护的关系研究
个单体 电池的不一致性 ，可采取均衡措施来确
此电路初看起来是开环控制， 实际上 由于
均 保 安 全性 和 稳定 性 。本 文 主要 分 析 了均 衡 处理 电池 内阻 的作 用 ， 衡 电 路工 作 在 具 有负 反馈 的 重要 性 ，实现 方 法 ，及 与保 护 处理 的 关 系 。 特 性 的 闭环 状 态 。为 了防 止均 衡 电 路在 电池组 放 电时工 作 ， 以在 功 率 开关 下 端 串联 稳 压 二 可
保护和均衡的关系
设每 节 电池 的 当前 电压 为 Ｖ ａｉ＝ 一）最 ｂｔｉｌ ， （ ７
ｍａｉ＝ — ， ｉ ７ ｉｉ＝ — ｉ 加 ，各单 体 电池 电压 大 电 压为 Ｖ ｘ（ １ ） 最 小 电压 为 Ｖｍ ｎ（ １ ） ａｌ 最 大 电压 为 Ｖｍ ｘ ，总 ａ， 逐 渐分 化 ，使 用 寿 命 ７，总 当前 电压 为 Ｖ ｉ 将大 大 缩 减 。
均衡 电路
电池单体电压偏差保持在预期的范围内， 而 从 图 １平均 电池电压均 保证每 个单体电池在正 常的使用 时不 发生损 衡原理框 图 坏。若不进行均衡控制 ，随着充放电循环 的增
极 管 ，这 样在 电池 放 电时 ，电池 电 压较 低 而失
均 衡 的意 义就 是 利 用 电子 技 术 ， 锂 离子 去 分 流 回路 。 使
ｆ ＝１
总 体 电 压 与 变 化 最 大 的 单 体 电压 密切 相 关 。所 以 ，我 们 的重 点 就放 在 处 理 电压 变 化 率 大 的 电池 上 ，选 择 七 节 相 对 匹配 度 高 的 电池 ， 使 所 有 电 池 的变 化 趋 于一 致 ， 可 能避 免 因 为 尽 某 节 电 池 的电 压变 化 率太 大 造成 的整体 失 调 问
锂离子电池组的均衡控制与设计
电池匹配失衡主要表现在两个方面 ： 电池荷电状态失衡（ ： 即 所有单体的容量相同， 但在电池组制作 或搁置过程 中， 单体的荷电状态不同） 和电池容量或能量的失衡 。采用电池均衡处理技术便可解决以上
两种失衡问题 ， 从而改进串联电池组的电性能。电池荷电态失衡需在电池组初次充 、 电时进行均衡调 放 整电池， 此后只需在充电期间进行均衡即可 ， 而容量或能量失衡则必须在充、 电过程都进行均衡。 放
维普资讯
东
第 ２ 卷第 ２ ６ 期
２０ 年 ４月 ０６
北
电
力
大
学 学
报
ＶＯ ． ６ Ｎｏ ２ １２ ． ．
Ｊ ｕｎ ｌ ｒ ｅｓ ａ ｌＵｎｖ ｒｉ ｏ ｒ ａ Ｎｏｔ ａｔ ｎｉ ｉ ｓｔ Ｏｆ ｈ Ｄｉ ｅ ｙ
Ｎａｕａ ｃｅ ｃ ｄｔ ｎｔｒ ｌ ｉ ｅＥ ｉ ｏ Ｓ ｎ ｉ
制继 电器网络来切换不 同单体 ， 同一个均衡单元对不同单体电 用 池进行均衡管理 ， 这种方 法硬件设备简单 ， 但继 电器网络控制逻
辑要求高 ， 每次 只能给电池组 内的一 只单体进行均衡 ， 效率低。 独立均衡有若干均衡单元 ， 通过控制器控制每个均衡单 元对一节
电池或一组 电池进行均衡管理 ， 该方法 比集 中均衡 的硬件复杂 ，
维普资讯
７ ０
东北电力大学学报
第 ２ 卷 ６
池达到同样的荷 电状态 ， 要求一些电池的充 电或放电量 比其它电池多 ， 以要给电池组增加额外的元件 所
和电路 ， 对串联单体进行均衡 管理。这种均衡是通过对 电压最高的单体 电池分流来实现的。通过数据
能有效 的弥补电池的不一致性 。
锂电池保护板均衡工作原理
锂电池保护板均衡工作原理随着电动汽车、无人机等电子设备的广泛应用，锂电池作为一种高能量密度、长寿命、轻便的电池，逐渐成为主流的电池类型。
然而，锂电池在充放电过程中存在着电压差异和容量不均衡的问题，这些问题会导致电池寿命的缩短和安全性的降低。
为了解决这些问题，锂电池保护板均衡技术应运而生。
锂电池保护板是一种集电池保护和均衡功能于一体的电路板，其主要作用是监测电池组中每个单体电池的电压和温度，并在必要时采取保护措施，同时通过均衡功能将电池组中的电压和容量进行均衡，以保证电池组的性能和安全。
保护功能是锂电池保护板的首要任务之一。
在充电和放电过程中，单体电池的电压会出现不均衡的情况，有些电池电压过高，有些电池电压过低。
过高的电压会导致电池的寿命缩短和安全性降低，过低的电压则会影响电池的性能和输出功率。
因此，保护板会监测每个单体电池的电压，并在电压超过设定值时，通过控制开关，将电池与充电或放电回路断开，以保护电池不受损害。
均衡功能是锂电池保护板的另一个重要功能。
由于锂电池组中的每个单体电池特性不同，充放电过程中会导致容量不均衡，即有些电池的容量消耗较快，有些电池的容量消耗较慢。
容量不均衡会导致电池组的总容量下降，影响电池组的使用寿命。
为了解决这个问题，保护板会通过均衡电路，将电池组中容量消耗较快的电池与容量消耗较慢的电池之间进行能量转移，以达到容量均衡的目的。
锂电池保护板的均衡功能通常通过两种方式实现：被动均衡和主动均衡。
被动均衡是指通过将电池组中电压较高的电池连接到电阻上进行放电，以达到均衡的目的。
被动均衡的优点是简单、成本低，但效率相对较低。
主动均衡是指通过控制开关，将电池组中电压较高的电池连接到电池组中电压较低的电池上进行能量转移，以达到均衡的目的。
主动均衡的优点是效率高，但相对复杂和成本较高。
在实际应用中，锂电池保护板均衡功能的实现需要考虑一些因素。
首先是均衡策略的选择，即如何确定均衡的时机和方式。
锂电池组保护板均衡充电基本工作原理
成组锂电池串联充电时，应保证每节电池均衡充电，否则使用过程中会影响整组电池的性能和寿命。
常用的均衡充电技术有恒定分流电阻均衡充电、通断分流电阻均衡充电、平均电池电压均衡充电、开关电容均衡充电、降压型变换器均衡充电、电感均衡充电等。
而现有的单节锂电池保护芯片均不含均衡充电控制功能;多节锂电池保护芯片均衡充电控制功能需要外接CPU，通过和保护芯片的串行通讯（如I2C总线）来实现，加大了保护电路的复杂程度和设计难度、降低了系统的效率和可靠性、增加了功耗。
本文针对动力锂电池成组使用，各节锂电池均要求充电过电压、放电欠电压、过流、短路的保护，充电过程中要实现整组电池均衡充电的问题，设计了采用单节锂电池保护芯片对任意串联数的成组锂电池进行保护的含均衡充电功能的电池组保护板。
仿真结果和工业生产应用证明，该保护板保护功能完善，工作稳定，性价比高，均衡充电误差小于50mV。
锂电池组保护板均衡充电基本工作原理采用单节锂电池保护芯片设计的具备均衡充电能力的锂电池组保护板示意图如图1所示。
其中：1为单节锂离子电池;2为充电过电压分流放电支路电阻;3为分流放电支路控制用开关器件;4为过流检测保护电阻;5为省略的锂电池保护芯片及电路连接部分;6为单节锂电池保护芯片（一般包括充电控制引脚CO，放电控制引脚DO，放电过电流及短路检测引脚VM，电池正端VDD，电池负端VSS等）;7为充电过电压保护信号经光耦隔离后形成并联关系驱动主电路中充电控制用MOS管栅极;8为放电欠电压、过流、短路保护信号经光耦隔离后形成串联关系驱动主电路中放电控制用MOS管栅极;9为充电控制开关器件;10为放电控制开关器件;11为控制电路;12为主电路;13为分流放电支路。
单节锂电池保护芯片数目依据锂电池组电池数目确定，串联使用，分别对所对应单节锂电池的充放电、过流、短路状态进行保护。
该系统在充电保护的同时，通过保护芯片控制分流放电支路开关器件的通断实现均衡充电，该方案有别于传统的在充电器端实现均衡充电的做法，降低了锂电池组充电器设计应用的成本。
锂离子动力电池的智能均衡控制策略研究
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： Ｂａ ｔ ｔ ｅ ｒ ｙ ｅ ｑ ｕａ ｌ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ； Ｆｕ ｚ ｚ ｙ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ｃ ｏ ｎ ｒｏ ｔ ｌ ； ＬＭ ｏ ｎ ｂａ ｔ ｔ ｅ ｙ ｒ
Ｃ Ｌ Ｃ Ｎ Ｏ． ： Ｕ ４ ６ ９ ． ７ ２ Ｄｏ ｃ ｕ ｍｅ ｎ ｔ Ｃ ｏ ｄ ｅ ： Ａ Ａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｌ ｅ Ｉ Ｄ： １ ６ ７ １ － ７ ９ ８ ８ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ９ － 一
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ａｎ ｉ ｎ ｔ ｅ ｌ ｌ ｉ ｇ ｅ ｎ ｔ ｂａ ｔ ｔ ｅ ｒ ｙ ｅ ｑ ｕａ ｌ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｃ ｈｅ ｍｅ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｆ ｕｚ ｚ ｙ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｉ ｓ ｐ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ｅ ｄ ｔ ｏ ａ ｄ ａ ｐ ｔ ｉ ｖ ｅ ｌ ｙ
汽 车 实 用 技 术 设 计 研 究
ＡＵ ＴＯ ＭＯ ＢＩ ＬＥ ＡＰ ＰＬＩ Ｅ Ｄ Ｔ ＥＣ ＨＮ ＯＬ Ｏ ＧＹ
２ ０ １ ３ 年 第９ 期
２０１ ３ Ｎ０．９
锂 离子动力 电池 的智能均衡控制策 略研究
何 亮
（ 中北 大 学 机 电工程 学 院 ，山西 太原 ０ ３ ０ ０ ５ １ ）
Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｆ Ａｎ Ｉ ｎ ｔ ｅ ｌ ｌ ｉ ｇ ｅ ｎ ｔ Ｅｑ ｕ ａ ｌ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｃｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ Ｓ ｔ ｒ ａ ｔ ｅ ｇ ｙ ｏ ｆ Ｌｉ － Ｉ ｏ ｎ
bq4050的均衡原理
bq4050的均衡原理
BQ4050是一种用于锂离子电池管理系统的集成电路，主要用于
监控和保护电池。
在BQ4050中，均衡原理是指通过控制电池单体之
间的电压差，以确保每个电池单体都能保持相对均衡的充放电状态。
这有助于延长电池的寿命和提高整个电池组的性能。
均衡原理的实现主要依靠BQ4050内部的均衡电路，该电路能够
监测每个电池单体的电压，并在需要时通过调节电流来均衡各个单
体之间的电荷状态。
通常情况下，当某个电池单体的电压超过或低
于设定的阈值时，均衡电路会启动，将电流从电压较高的单体转移
到电压较低的单体，以实现均衡充放电状态。
此外，BQ4050还可以通过通信接口与外部系统进行数据交换，
以便外部系统能够实时监测电池状态并进行相应的控制。
这样就可
以根据实际情况灵活调整均衡策略，以最大程度地保证电池组的安
全性和性能稳定性。
总的来说，BQ4050的均衡原理是通过内部均衡电路监测和调节
电池单体之间的电压差，以确保电池组能够保持相对均衡的充放电
状态，从而延长电池寿命并提高性能。
同时，通过与外部系统的通信，也可以实现更加智能化和精准化的电池管理。
锂电池的均衡的原理和事项
为了给设备提供足够的电压，锂电池包通常由多个电池串联而成，但是如果电池之间的容量失配便会影响整个电池包的容量。
为此，我们需要对失配的电池进行均衡。
本文将讨论电池均衡原理以及SOC调整，对在放电过程和充电过程中均衡电池提出几点注意事项以及电池均衡建议，并讨论均衡电路的功能要求。
电池均衡原理图2为目前所用的电池均衡电路。
Cell1和Cell3表示电池，(R1, T1)到(R3, T3)为均衡电路。
此处假设晶体管T1、T2、T3以及电阻R1、R2和R3为电池监测器的外部元件，实际上可以将它们集成在电池监测器中，但考虑到面积和功耗问题，T1、T2和T3的体积必须缩小。
将这些晶体管集成到芯片中可将均衡电流降低到10mA以下，延长失配电池的均衡时间。
此外，为避免电池监控器内部发热引起A/D转换器和模拟调整电路性能退化而产生错误测量结果，每次应当只对一个电池进行均衡。
例如，假设在电池放电过程中对Cell1进行均衡，此时充电器断开，晶体管T2和T3保持关断，T1导通。
电池的电路连接如图3所示，图4是其戴维宁等效电路。
从等效电路中可得出晶体管T1构成的Cell1放电路径并没有从Cell2和Cell3吸收电流的结论。
因此，晶体管T1只对Cell1进行放电。
同样，T2和T3也只分别对Cell2和Cell3放电。
另一方面，Cell1的放电路径与负载电阻有关。
如果负载电阻比R1+T1高，那么大部分放电电流会经过功率晶体管T1。
然而，如果负载电阻较低，部分放电电流便会经过负载，从而降低了均衡效率。
电池均衡等效放电电阻的计算公式为：为减少放电时间，功率晶体管的导通电阻必须非常小，同时R1电阻也必须尽可能小。
通常负载电阻与系统有关，难以控制。
建议选用阻值高过R1+T1的负载电阻，这样大部分放电电流会经过功率晶体管而不是负载。
由于负载电流微乎其微，或者根本没有，因此首次调整时的效率会比较高。
典型的初始化调整时间可长达18小时。
如图5所示，如果在充电过程中进行电池均衡，则充电器提供的电流为Icharge ，而Icharge= I'charge+Iload。
基于LL431的锂电池均衡电路的研究
电源技术与应用76011110&1)3 六511:314)11基于71^431的锂电池均衡电路的研究女张好明，孙玉坤，庄淑瑾讧苏大学电气信息工程学院，江苏镇江212013〉摘要：在实际应用中，由于锂电池单体之间的差异性，经一段时间的充放电后发现各单体电池上、下限电压出现参差不齐的现象，严重影响到系统的性能。
针对这种情况提出了上均衡和下均衡的概念，然后对锂电池的上、下均衡电路进行了深入研究。
实验结果证明，几种锂电池均衡电路设计的正确性，为研究高性能混合动力系统奠定了坚实的基础。
关键词：混合电动汽车锂电池保护均衡电路1168681011 114111111 1)31^61^ 81X111&1126『011^1111； 1)336(1 011 1X4311130IV！地81^V II &110. 2^117^051111 ^1160^10010^216011X31 311(11161118&II 211810661±1&^18118811 0111761811^ 2316000118 21201& 011八1)8&801 51 31)1)1108&110^ 114111111)31(617，6^617 133(^17 0311’ I ^66？0091818|6110^ 3&I11008—1111601180113156 诹池虹域10110*111 1)6031186 0丨（1迁6I^I1^& 1116 1681111|1068 113111幻^16 只取双8&11. 7116 0011061)18 0？ 11？6^11311261- 311(1咖61111311261- 316 1)101)0156(1 (^如，#160 81^6 108域11 168631011 &1- 1)041 011011115. 2X1)611116111 168111(81)1076 &166&01^60688 0丨彐68运08 &8取厶IX8拎6 3 800(1 61111^31100 10 416 116X1 168631^11 0丨13118111？只趴取81311.仄6？ ^01(18：社许出61601110 1)106014*1 0丨1101111111)81(615；6叫81126『01101111现今用于储能装置中的动力性电池有：铅酸电池、镍氢电池和锂离子电池。
锂电池保护与均衡
单节锂电池的保护与均衡
下面是单节锂电池的保护和均衡线路
保护线路
上图为单节锂电池的过充电压和过放电压保护线路部分
1．过放电压保护
正常放电过程中，锂电池保护IC（IC1）的PIN 1 输出电压为电池电压，当电池电压低于设定的过放电压保护点的时候，PIN 1输出为0，此时将使Q2导通，再使Q3导通。
从而使Signal 2 信号为0，并发送信号关断门口MOSFET，达到保护作用。
2．过充电压保护
正常充电过程中，锂电池保护IC（IC1）的PIN 3 输出电压为电池电压，当电池电压高于设定的过充电压保护点的时候，PIN 3 输出为0，此时将使Q1导通，再使Q4导通。
从而使Signal 1 信号为0，并发送信号关断门口MOSFET，达到保护作用。
均衡线路
上图为单节锂电池的均衡线路部分
均衡只有在充电过程中才会有。
（如想在放电过程中加入均衡，需加入CPU控制）
正常充电过程中，当电池电压到达设定的均衡电压点的时候，A点的电压将为2.5V，导致TL431导通。
TL431导通后，将使Q2、Q3（功率晶体管）导通。
当Q2导通后，由于有充电信号Signal 1 在，将有电压送进来，使B点电压抬升；而Q2导通前，由于B点电压被嵌死，故Signal 1 信号不会对此有影响。
B点电压抬升后，Q4导通，Signal 2 信号回送给充电器，要求关机，充电就会结束。
注：B点电压必须在每颗电池电压均达到均衡电压点的时候，才会被抬升，否则只要有一节电池还没开始均衡，B点电压就会始终被嵌死。
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引言近年来，越来越多的产品采用锂离子电池锂离子电池做为主要电源，主要是由于锂离子电池具有体积小，能量密度高，无记忆效应，循环寿命高，自放电率低等优点；但同时锂离子电池对充放电充放电要求很高，当过充、过放、过电流及短路等情况发生时，锂离子电池压力与热量大量增加，容易产生火花、燃烧甚至爆炸，因此，锂离子电池无一例外地都加有过充放电保护电路。另外，当对一组锂离子电池充放电时，考虑到各个单体电池的不一致性，可采取均衡措施来确保安全性和稳定性。本文主要分析了均衡处理的重要性，实现方法，及与保护处理的关系。均衡电路均衡电路均衡的意义就是利用电子技术，使锂离子电池单体电压偏差保持在预期的范围内，从而保证每个单体电池在正常的使用时不发生损坏。若不进行均衡控制，随着充放电循环的增加，各单体电池电压电池电压逐渐分化，使用寿命将大大缩减。一般情况下，充电时锂离子电池单体电压的偏差在50mV范围是完全可以接受的。造成单体电池电压偏差的主要原因一方面是单体电池存在差异，另一方面测量的电子电路消耗所造成的。均衡的方法有很多种，譬如开关电容均衡法，降压型变换器法，平均电压均衡法，在这里就不一一赘述。本文采用的是平均电压均衡法，原理框图见图1，图中只给出了一只单体电池的均衡电路，其它各单体电池也配备相同的均衡电路，其中放大器由单体电池供电。
既有保护又有均衡的分析经过上面的分析，对于锂离子电池组，均衡和保护都是必要的。所以，在本文里最后把保护和均衡同时做到一个电路里，得到的实验结果，是比较理想的。一方面，均衡基本上可以使个单体电池的电压趋于一致，不存在某一单体电压太高或太低的情况；另一方面，保护使得电池组整体系统更可靠，更安全。结语本文着重分析了锂离子电池组的均衡和保护的关系，并通过实验验证，均衡和保护都有其相应的作用，只有加以合理的应用，才可能在总体上达到一个比较好的效果。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
仅有均衡的情况均衡的作用是使各单体电池的当前电压趋干一致[2]。实现了均衡，总体电压就可以作为一个终止充电的标志。均衡在这里是电压均衡，其实电压并不能线性反映电池容量的变化，所以这样的均衡最终只是实现了所有电池电压的接近一致性，而不是电池容量的一致性。另一方面，即使容量相同，其充放电特性也不会完全一致，这也会造成均衡的不协调性。在本文里，采用平均电压均衡法，对七节电池进行处理，如图3。采用图3的电路，得到的测试结果见表2。
这种均衡控制电路的思路是：单体电池电压与平均单体电池电压相比较，控制功率开关将电池电压高于平均电压的单体电池分流。因此，所有单体电池电压在均衡电路的作用下趋向平均电池电压。此电路初看起来是开环控制，实际上由于电池内阻的作用，均衡电路工作在具有负反馈特性的闭环状态。为了防止均衡电路在电池组放电时工作，可以在功率开关下端串联稳压二极管，这样在电池放电时，电池电压较低而失去分流回路。保护和均衡的关系设每节电池的当前电压为Vbati(i=1-7)，最大电压为Vmaxi(i=l-7)，最小电压为Vmini(i=1-7)，总当前电压为Vall，总最大电压为Vmax，总最小电压为Vmin。则有：
总体电压与变化最大的单体电压密切相关。所以，我们的重点就放在处理电压变化率大的电池上，选择七节相对匹配度高的电池，使所有电池的变化趋于一致，尽可能避免因为某节电池的电压变化率太大造成的整体失调问题。
均衡的作用是满足(4)式，并且用它来控制分流，以达到最终所有电池都充满的这一理想状态。保护的作用是满足(2)(3)式，对单节电池的最大电压和最小电压进行控制，以达到总体电池电压的安全范围。为了凸现保护和均衡各自的作用，本文采用了独立自由元分析法。仅有保护的情况由于电池组内单体电池间的差异，在串联充放电时特性会有所不同，所以需要保护。有了保护，使用的安全性才有保障。但同时引入了一个新问题：总体电压不能反映单节电池的电压。假设总体电压Vall为28.0V，过充电保护充电保护检测电压Vmaxi(i=1-7为4.2V，并且有3节已经处于充电保护状态；这时由(1)式，可以很容易计算出剩下的4节电池平均电压为3.85V，还可以继续充电，所以就不能以28.0V作为标志来从总体上终止充电。进一步分析，29.4V也不能作为标准。因为以29.4V作为标准意味着7节电池都处于充电保护状态，一旦某一节到不了4.2V，就会形成死循环。综上可知，充电的终止标志无法明确给出，应该比29.4V小，下限由正常工作的电压决定。在本文里，采用了MM1414的方法[1]，对七节电池进行了保护(见图2)。采用图2的保护电路，得到的测试结果示于表1。