鋰電池均衡解決技術處理SOC和C/E失配問題

為了給設備供應足夠的電壓，鋰電池組通常由多個電池串聯而成，但是倘若電池之間的容量失配便會影響整個電池組的容量。為此，我們要對失配的電池進行均衡。本文討論了電池均衡的概念和一些留意事項。

鋰電池組通常由一個或幾個電池包并聯，每個電池包由3到4個電池串聯構成。這種組合方式能同時滿足筆記本電腦、醫療設備、探測儀器及工業使用所需的電壓和功率要求。然而，這種使用普遍的配置通常并不能發揮其最大功效，因為倘若某個串聯電池的容量與其它電池不匹配將會降低整個電池組的容量。

電池容量的不匹配包括充電狀態(SOC)失配和容量/能量(C/E)失配。在兩種情況下，電池組的總容量都只能達到最弱電池的容量。在大多數情況下，引起電池失配的原由是工藝控制和測試手段的不完善，而不是鋰離子本身的化學屬性變化。棱柱形鋰電池(LiIonprismaticcell)在加工時要更強的機械壓力，電池之間更容易出現差異。此外，鋰離子聚合物電池也會因為采用新的工藝而出現電池之間的差異。

采用電池均衡解決技術可處理SOC和C/E失配問題，從而改進串聯鋰電池組的性能。通過在初始調節過程中對電池進行均衡解決可以矯正電池失配問題，此后只需在充電過程中進行均衡即可，而C/E失配則非得在充、放電過程都進行均衡。盡管關于某個電池廠商而言其產品缺陷率可能很低，但為了戒備出現電池使用壽命過短的問題，我們依然有必要供應進一步的質量保證。

電池均衡的含義

工作電壓為6V或以上的便攜式設備采用串聯電池組供電，這種情況下電池組的總電壓為各串聯電池電壓之和。便攜式電腦的電池組通常由三、四個電池串聯而成，標稱電壓為10.8V或14.4V。在大多數此類使用中，單個串聯電池組無法供應設備所需能量。目前最大的電池(如18650)可供應2,000mAh(毫安middot;小時)能量，而電腦要50-60Whr(5,000-6,000mAh)的能量，因此非得給串聯的每個電池并聯三個電池。

電池均衡是指對串聯電池組中不同的電池(或電池包)采用差分電流。串聯電池組中每個電池的電流通常是相同的，因此非得給電池組新增額外的元件和電路來實現電池均衡。惟有當電池組中的電池是串聯的，同時串聯電池等于或大于三級時才會考慮電池均衡問題。當電池組中所有電池都滿足下面兩個條件時，便實現了電池均衡：

1.倘若所有電池的容量相同，那么當它們的相對充電狀態相同時便實現了電池均衡。SOC通常以當前容量與額定容量的百分比來表示，因此，開路電壓(OCV)可作為SOC的一個掂量標準。倘若一個不均衡電池組中的所有電池可以通過差分充電達到滿容量(均衡點)，它們便可以進行正常的充放電而無需任何額外的調整，通常這種調整是一次性的。用戶在使用新電池時，通常要求對電池進行長時間充電，這個過程實際上包括一次完整的放-充電。該過程使負載最小化，并使電池充電時間最長，降低對電池均衡電路的要求。

2.倘若電池的容量不同，當SOC相同時也認為它們是均衡的。但SOC只是一個相對值，每個電池容量的絕對值是不同的。為了使容量不同的電池的SOC相同，每次對串聯電池進行充放電時都非得使用差分電流。正常充放電的時間比初次充放電更短，并要更大的電流。

當電池組中的電池不均衡時，它的可用容量將減少，串聯電池組中容量最低的電池將決定電池組的總容量。在不均衡電池組中，一個或幾個電池會在其它電池尚需充電時便已達到最大容量。而在放電時，未完全充電的電池又會比其它電池先放完電，使電池組因電壓不足而提前停止供電。

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