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鋰電池被動均衡拓撲結構詳解

CHANBAEK ? 來源:模擬世界的搬運工 ? 作者:模擬應用工程師 ? 2023-06-06 17:19 ? 次閱讀
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被動電池均衡拓撲是指高能量單體通過并聯電阻,將多余的能量通過電阻轉化為熱量并損失掉,直到與其他單體的能量基本相等的一種均衡電路。

被動均衡拓撲

實現被動均衡的一種拓撲結構原理圖如下圖所示:

wKgZomR--ZqAE2-iAAA1zzKxyMg083.jpg

該均衡的實現方法為:電池組首先采集和判斷各個單體的能量,當檢測到其中某個單體的能量最高時,且不一致性大于均衡開啟條件,則控制電路通過控制開關器件接通該單體并聯的電阻,單體的能量通過電阻進行損耗,直到該單體的能量滿足不均衡工作的要求時,斷開開關器件。這種均衡拓撲會降低電池組的能量使用率,同時會帶來散熱問題,均衡電流較小,但由于其結構簡單、容易控制且成本低,仍然被廣泛使用。

另一種實現方法是利用齊納二極管導通原理,如下圖所示,選擇齊納二極管的導通電壓為單體充滿能量對應的電壓值,其工作過程為:當對應齊納二極管的導通電壓低于被均衡單體的端電壓時,其所在回路導通,從而單體的能量通過對應電阻進行損耗,直到單體的端電壓下降到齊納二極管穩壓值以下。該均衡拓撲僅僅適用于鉛酸等可以長時間過充電的化學電池,但較少應用于鋰電池

wKgaomR--ZqABLBWAAAUutPtuSc301.jpg

被動均衡拓撲是較為常用的均衡電路,因為控制非常簡單,均衡電路比較簡單,成本低,所以能夠得到廣泛應用。但是消耗電池組的能量,并且產生大量熱,會降低電池組可用容量,并且帶來安全隱患,與具有主動均衡設計的電池組相比,壽命較短。

德州儀器TI BMS AFE方案)

精確的監控可提高電源使用效率,從而延長運行時間并降低電池尺寸和成本。在各種電池管理系統中,監控器和平衡器可實時提供電池電壓、溫度和電流的精確讀數。如下是TI BMS AFE所有的相關產品。

wKgaomR--ZqAWxrEAAGY2-C_UOw045.jpg

如下是BQ79616-Q1中關注均衡的內部結構,可以看到其內部是通過MOSFET來控制外部的Cell單元進行被動均衡。

wKgZomR--ZqAFNCXAAGyL4sO4No908.jpg

ADI BMS AFE方案

如下是ADI主流的電池均衡器ADBMS1818,可以看到其也是通過內部MOSFET來控制外部的Cell單元進行被動均衡。

wKgZomR--ZqAAk7sAACg8ZSufr0985.jpg

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