淺析鋰離子電池組的主動充電平衡法

位于慕尼黑的英飛凌科技公司汽車系統工程部門最近接到一項開發E-Cart的任務。E-Cart是一種可駕駛的車輛，主要用于演示混合動力汽車的電氣性能。該車將采用一組龐大的鋰電池包提供動力，當時開發人員就意識到對其進行帶充電平衡的電池管理是絕對必要的。這種情況下非得采用在各節電池之間進行主動能量轉移的方式來代替傳統的簡單充電平衡方案。他們開發的主動充電平衡系統在材料成本與被動方案相當的情況下能提供更優秀的性能(見圖1)。

圖1：E-Cart原型

電池系統架構

鎳鎘電池與隨后出現的鎳氫電池多年來一直主宰著電池市場。鋰電池是最近才進入市場的，但由于其性能有極大提高，因此其市場份額增長非常迅速。鋰電池的儲能容量非常驚人，但即便如此，單個電池單元的容量不論從電壓還是從電流方面仍都太低，不能滿足一個混合動力發動機的需要。并聯多個電池單元可以增大電池所提供的電流，串聯多個電池單元則可以增大電池提供的電壓。

電池包裝商通常利用一些縮略短語來描述其電池產品，例如“3P50S代表該電池包中有3個并聯的電池單元、50個串聯的電池單元。

模塊化結構在對蘊含多個串聯電池單元的電池進行管理時是很理想的結構。例如，在一個3P12S的電池陣列中，每12個電池單元串聯之后就組成了一個模塊(block)。然后，這些電池單元就可通過一塊以微控制器為核心的電子電路對其進行管理和平衡。

這樣一個電池模塊的輸出電壓取決于串聯電池單元的個數和每個電池單元的電壓。鋰電池單元的電壓通常在3.3V到3.6V之間，因此一個電池模塊的電壓約在30V到45V之間。

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