磷酸鐵鋰電池組均衡充電及保護(hù)研究.pdf

1、相比鎳氫、鉛酸等電池，鋰離子電池在尺寸、重量、充電速度、抗記憶效應(yīng)等方面有明顯優(yōu)勢(shì)，但由于單體鋰電池在生產(chǎn)過程中的不一致性，使得單體電池在串并聯(lián)成組使用后，隨著充放電次數(shù)的增加，電池組之間的性能差異會(huì)逐漸增大，導(dǎo)致電池組在過度充電或深度放電時(shí)，往往出現(xiàn)單體電池的過充電或過放電現(xiàn)象。
　　針對(duì)純電動(dòng)汽車用磷酸鐵鋰電池組作動(dòng)力電源，通過分析電池組均衡充電電路，深入研究了一種磷酸鐵鋰電池組分布式主動(dòng)均衡充電系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅能夠做到電池組

2、在進(jìn)行大電流快速充電時(shí)，避免因電池組之間的性能差異導(dǎo)致對(duì)電池組中的單體電池過度充電或過度放電現(xiàn)象。
　　本文采用的是電池組分布式主動(dòng)均衡充電系統(tǒng)，此系統(tǒng)主要由兩部分組成，分別為單體電池管理電路和整車控制器。單體電池管理電路部分，按具體功能可分為4個(gè)單元，分別為電池檢測(cè)單元、電池均衡充電單元、電池充電保護(hù)單元與單體電池管理電路自動(dòng)掉電單元。各單體電池管理電路之間通過CAN總線通信，單體電池管理電路和整車控制器之間通過CAN-USB總

3、線適配器進(jìn)行通信。電池均衡充電單元采用反激式變換器實(shí)現(xiàn)由電池組向單體電池進(jìn)行補(bǔ)充電。采用模糊邏輯控制策略，實(shí)現(xiàn)對(duì)變換器場(chǎng)效應(yīng)晶體管PWM占空比的調(diào)整，來分別調(diào)節(jié)各均充單元的輸出電流，做到針對(duì)不一致的單體電池進(jìn)行區(qū)別性充電，從而保證各單體電池SOC均衡。相比較平均法均衡充電策略，該控制策略可明顯縮短均衡時(shí)間，同時(shí)均衡系統(tǒng)效率可明顯改善。
　　本文對(duì)單體電池設(shè)計(jì)了兩種保護(hù)電路。在電池組進(jìn)入到恒壓充電過程中時(shí)，通過并聯(lián)穩(wěn)壓管在單體電池兩

4、端實(shí)現(xiàn)對(duì)充電電流的分流，保證了單體電池端電壓不會(huì)超過上限值，從而做到了對(duì)單體電池的過充電保護(hù)；同時(shí)，在單體電池端電壓低于放電電壓最低值時(shí)，通過自動(dòng)切除單體電池管理電路，避免了單體電池管理電路對(duì)單體電池過放導(dǎo)致的電池?fù)p壞。
　　通過在單體電池管理電路和充電機(jī)之間建立相應(yīng)聯(lián)系，使得充電機(jī)能實(shí)時(shí)獲得各單體電池信息，從而便于充電機(jī)來判斷充電控制過程。在充電機(jī)進(jìn)入恒壓充電模式時(shí)，通過并聯(lián)在單體電池兩端的型號(hào)1N5334b穩(wěn)壓管，使得充電電流