基於Boost-Buck電路的鋰離子電池組均衡充電方法

2020-12-14 鳳谷節能科技

鋰離子電池以其標稱電壓高、比能量高、自放 電率小、使用壽命長和環境友好等特點得到廣泛應用。鑑於應用中對電壓等級的要求越來越高,通常將單體鋰離子電池以串並聯的方式組成電池組提高其電壓及容量。但是,由於製造工藝的缺陷以及原材料材質的不均勻,各單元電池的容量和內阻不可能完全一致。在充放電過程中,容量小內阻高的單元電池會更快達到飽和或者更快耗盡電量;容量大內阻低的單元電池則可能發生欠充或者不完全放電的情況。單元電池間的不一致性會在很大程度_上影響電池組的整體性能和安全。為了使電池組中各單元電池的容量在充放電循環過程中得到充分發揮,提高電池組的壽命,最為理想的手段就是在電池組充電時對各單元電池採取有效的均衡措施,保證充電完畢時所有單元電池的電壓基本一致。目前,主要有能耗型和非能耗型均衡充電方案。能耗型均衡充電方案通常令電壓較高的單元電池通過與之並聯的電阻放電,直到各單元電池電壓與電壓最低的單元電池一致。

能耗型方案結構簡單,控制容易,但均衡效率低、發熱嚴重。非能耗型均衡方案包括Boost 分流法間、開關電容法叭、多線圈變壓器法間、Ramp轉換法四等;歸納起來,部分方案是以電感或電容等儲能元件為核心,將電壓較高單元電池的能量通過儲能元件轉移到電壓較低的單元電池,部分方案則以變壓器元件為核心,利用變壓器進行能量轉移。本文提出了-種基於Boost-Buck電路的新型鋰離子電池組由n只單元電池串聯組成,n只單元電池陽極和陰極分別通過n個繼電器上的兩對常開觸點與均衡充電主電路並聯連接,控制系統必須保證在每個時段僅能有- -只單元電池與均衡充電主電路連接。由一臺先恆流後恆壓的直流電源為整個鋰離子電池組串聯充電。基於Boost-Buck電路的鋰離子電池組均衡充電系統的核心主電路部分可以簡化為圖2所示的電路拓撲結構。主電路由利用繼電器切換的n個單元電池,電感L和電容C兩種儲能元件,功率MOSFET管M1、M2,與M1、M2分別反並聯的肖特基快速恢復二極體D1、D2 ,必要的保護電路構成。

單元電池間能量轉移時,均衡充電電路的工作狀態受電池組均衡充電控制管理模塊所控。均衡充電控制器通過對各單元電池的電壓進行檢測,計算各單元電池間容量的差值,依據容量的差值、電容值、電容的預充電最大電壓以及均衡過程中電容電壓的波動大小確定能量轉移策略;能量轉移時對電感電流和電容電壓進行實時監測,依照控制策略控制功率MOSFET管與相應繼電器的通斷,改變電路拓撲結構,從而完成各單元電池間電量的均衡。

相關焦點

  • 四種高電壓鋰離子電池組的充電方法比較
    (1)由於此系統的BMS具有防止過充電的功能,從而保證電池不會出現過充電的問題。當然如果BMS不能與並聯充電電源進行通信和控制,由於並聯充電電源的恆壓值一般與鋰離子電池組中單體鋰離子電池充滿電時的電壓值相同,所以也不會出現過充電的問題。
  • 四開關Buck-Boost變換器電路
    常規的Buck-Boost電路,Vo=-Vin*D/(1-D),輸出電壓的極性和輸入電壓相反。簡要的四開關Buck-Boost電路,Vo=Vin*D/(1-D),輸出電壓的極性與輸入電壓相同。四開關buck-boost的拓撲很簡單,如下圖。
  • 一種基於鋰電池組均衡充電管理電源電路設計
    本設計在充分考慮工業成本控制和穩定性要求的基礎上,採用能耗型部分分流法對動力鋰電池充電進行均衡管理,改善了電池組充電的不平衡性,提高了工作性能。  3、充電方案選擇  為了減小不平衡性對鋰電池組的影響,在充電過程中,要使用均衡電路。  目前對於鋰電池組進行均衡管理的方案主要有2種,能耗型和回饋型。能耗型是指給各個單體電池提供並聯支路,將電壓過高的單體電池通過分流轉移電能達到均衡目的。回饋型是指通過能量轉換器將單體之間的偏差能量饋送回電池組或電池組中的某些單體。
  • 從Buck-Boost到Flyback的這些電源知識,看得人都懂了~
    為了分析 flyback 電路,我們從 flyback 的源頭開始說吧。Flyback 是從最基本的三種電路中的buck-boost 演變而來的。所以對 buck-boost 的分析,一定有助於對 flyback 的分析,而且buck-boost 看起來似乎要比 flyback 簡單,至少它沒有變壓器。
  • 是時候討論一下四開關buck-boost變換器了!
    不過這幾天有點小的空隙,趁現在正在研究四開關buck-boost,和大家一起來討論一下這個不算很熱門的拓撲吧。四開關buck-boost的拓撲很簡單,如下圖。只不過常見的buck-boost的輸出電壓是負壓,而四開關輸出的是正壓。
  • 從Buck-Boost到Flyback的這些電源知識,看的人都懂了~
    為了分析 flyback 電路,我們從 flyback 的源頭開始說吧。Flyback 是從最基本的三種電路中的buck-boost 演變而來的。所以對 buck-boost 的分析,一定有助於對 flyback 的分析,而且buck-boost 看起來似乎要比 flyback 簡單,至少它沒有變壓器。
  • 一種鋰電池組均衡充電管理電路設計
    本設計在充分考慮工業成本控制和穩定性要求的基礎上,採用能耗型部分分流法對動力鋰電池充電進行均衡管理,改善了電池組充電的不平衡性,提高了工作性能。  1 鋰電池組充電方案選擇  1. 1 單節鋰電池充電要求  對單節鋰離子電池的充電要求( GB/ T18287 -2000) 首先是恆流充電,即電流一定,而電池電壓隨著充電過程逐步升高,當電池端電壓達到4. 2 V (4. 1V) ,改恆流充電為恆壓充電,即電壓一定,電流根據電芯的飽和程度
  • 講解鋰離子電池保護板均衡原理
    文章來源:鉅大LARGE進群交流 | 鋰電江湖技術交流,關注本公眾號後,添加文末主編微信,備註「進群交流」;資料領取 | 獲取本文原版資料,關注本公眾號後,添加文末主編微信,備註「資料領取」;鋰離子電池保護板均衡原理常用的均衡充電技術包括恆定分流電阻均衡充電
  • Buck-boost,四管拓撲,真正的升降壓
    最近有很多工程師朋友都對我們家目前在市場上推廣的buck-boost charger(SC8801/2)很感興趣,紛紛來電來郵詢問。
  • 速度與激情:更持久耐用的電動摩託車16S-17S鋰離子電池組
    本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/202004/412350.htm電動摩託車電池組有多個電壓平臺,其中最普遍的是60V,它在一個電池組中需要16S或者17S鋰離子電池。實現更長的運行時間需要解決三個設計難題:●   高精度電池電壓採樣以提高電池容量計算精度。●   電池電壓平衡。
  • 動力鋰離子電池配組方案綜述
    導讀:本文分析了鋰離子電池不一致性的表現及成因,總結了提高鋰離子電池一致性的方法,並對現有的配組方案進行了綜述。 作為電動汽車的動力電源使用時,由於高功率、大容量的要求,單體鋰離子電池並不能滿足要求,所以需要對鋰離子電池進行串、並聯組合使用。
  • 4招絕殺,讓你的Boost電路更安全!
    開關電源最常見的三種結構布局是降壓(buck)、升壓(boost)和降壓–升壓(buck-boost),這三種布局都不是相互隔離的。 今天介紹的主角是boost升壓電路,the boost converter(或者叫step-up converter),是一種常見的開關直流升壓電路,它可以使輸出電壓比輸入電壓高。
  • 四招絕殺,讓你的Boost電路更安全!
    開關電源最常見的三種結構布局是降壓(buck)、升壓(boost)和降壓–升壓(buck-boost),這三種布局都不是相互隔離的。 今天介紹的主角是boost升壓電路,the boost converter(或者叫step-up converter),是一種常見的開關直流升壓電路,它可以使輸出電壓比輸入電壓高。
  • 正確的聚合物鋰離子電池充電方法
    一般鋰離子電池的標稱電壓為3.7v,充電電壓為4.2v。本文介紹了正確的鋰離子電池充電方法。1.鋰離子電池的安全工作電壓範圍是2.8-4.2v,低於或高於這個電壓範圍,鋰離子在電池中變得非常不穩定,甚至會造成事故。要特殊的充電器使電池保持在安全範圍內。這些充電器根據電池的當前狀態自動調整充電模式。2.激活。
  • 鋰離子電池PACK放電容量受哪些因素影響?
    首先採用數學方法對影響電池性能的關鍵點進行提取,然後進行數學抽象,實現電池性能的綜合評價和比較,將對電池性能的定性分析轉化成定量分析,為電池組的綜合性能最佳配組提出了一種可以實際操作的簡單方法。各單體SOC一致性很大程度上決定了電池組放電能力,而均衡充電為實現各單體放電初始SOC平臺相近提供了可能,可以提高放電容量和放電效率(放電容量/配組容量)。充電中的均衡方式是指動力電池在充電過程中的均衡,一般是在電池組單體電壓達到或高於設定的電壓時開始均衡,通過減小充電電流防止過充電。
  • 鋰離子電池保護電路UCC3957
    摘要:介紹了鋰離子電池保護電路UCC3957的特點及工作原理,並給出了3節或4節鋰離子電池組的應用電路。 關鍵詞:鋰離子電池;保護電路;過壓;欠壓;過充電;過放電;過流 Lithium?ion battery; Protector circuit; Overvoltage; Under voltage; Overcharge; Overdischarge; Overcurrent     1 引言 UCC3957是採用BiCMOS工藝的3、4節鋰離子電池組保護用IC。它與外部的P溝道MOSFET一起對電池組實施保護。
  • 基於USB接口的鋰離子電池充電電路設計與實現
    鋰離子(Li-ion)電池,簡稱鋰電池,是近年來逐漸普及使用的一種新型電池,具有體積小、重量輕、容量大(能量密度高)、自放電率低以及無記憶效應等優點,但同時它也有一些致命的缺陷:對充電、放電的要求比較苛刻,不能過充和過放,否則容易造成不可逆轉性損壞,在短路、過充等極端情況下還有可能發生爆炸,產生危險。
  • 為鋰離子電池組注入安全性
    功率FET的主要目的是在非正常條件下將電池組與負載或充電器分開。功率FET功能塊看上去並不複雜,即連接充電器或負載時導通FET,出現錯誤時關斷FET。要正常發揮功率FET的功能,設計工程師需要理解負載條件、電池組限制和功能塊電路。  在電池管理系統中,功率FET由電芯電壓、電池組電流、溫度、負載和充電監測器比較來控制。
  • 新聞發布 | Maxim推出支持車載USB PD埠的buck/boost控制器,擁有業界最小方案尺寸和最低成本
    MAX25430集成了USB Type C埠控制器(TCPC)電源調節器、VCONN電纜電源、buck-boost控制器和保護電路;由於省去了散熱器和金屬外殼,與多IC設計相比,該方案將尺寸進一步縮小40%,BOM成本也降低25%。此外,與其他車載USB PD競爭方案相比,MAX25430在滿功率運行條件下的溫度降低20攝氏度(°C)。
  • 利用Boost和Buck-Boost實現LED驅動
    圖1:帶有Vo計算的Bulk和Boost LED驅動buck:VO=nxVF,VOVIN。如果功率因數校正(PFC)、隔離和線路諧波濾波都不需要的話,那麼單級非隔離轉換器(buck,boost,或各種buck-boost拓撲)就可以使用AC電壓的校正輸出來直接驅動長串的串接LED。  然而,在很多情況下,我們需要使用一個中間DC總線電壓,它是由一個採用了通用AC輸入並且PFC、隔離和濾波的AC/DC調節器產生的。