如何解决动力锂电池组各个单节电池的均衡问题
如何解决动力锂电池组各个单节电池的均衡问题
动力电池组是由多个单节电池串联组成的电池模块，由于电池个体之间内部特性的差异，若干次充、放电后，电池组会失衡，严重影响动力电池组的效率与安全。另外，电池组在充放电过程中的过充电、过放电、电流过大、温度过高等现象会加剧电池间特性的差异，从而引起单节锂电池之间容量、电压等性能的不平衡，最终导致电池组整体特性的急剧衰退和部分电池的加速损坏。因此在锂电池组合使用时必须要解决各个单节电池在电池组中的平衡问题。
电池组中各节电池电量的均衡可采用电阻均衡、电容均衡、变压器均衡等多种方案。由于本管理系统是针对大容量的动力锂电池组，若采用电阻均衡，均衡速度快但将会有过多的能量白白浪费掉；电容均衡虽然不额外耗能，但是均衡电流一般较小，很难胜任动力锂电池之间的均衡。故本均衡模块采用兼顾效率和速度的变压器均衡方案。在具体设计中直接采用DC/DC开关电源模块。由于开关电源模块具有功耗小、效率高、体积小、质量轻等优点，将其直接作为均衡模块使用是一个很好的选择。在具体使用时，根据检测到的各单节电池的电压值判断是否需要对电池组进行能量均衡。若需要，闭合均衡总开关K5，开关K1、K2向下打到均衡档，用电池组的整体能量对电压最低节电池进行额外的均衡充电，直到各节电池电压值的差别在系统要求范围之内。原理图如图4所示。
图4 电压采样、均衡充电原理图
电流采样的实现
电流是电池容量估计的关键参数，因此对电流采样的精度、抗干扰能力和线性度误差的要求都很高。在本设计中采用LEM公司的闭环电流传感器LTSR25-NP，如图5所示，
图5 LTSR25-NP实物图
该元件具有出色的精度、良好的线性度和最佳的反应时间。其额定电流为25A，最高可测80A的电流，满足系统设计的要求。该电流传感器可把充放电电流转换为0V~5V的电压信号，送至单片机的10位A/D转换器进行转换后可测得充放电电流，测量精度为0.2A。其工作特性曲线如图6所示。
图6 电流传感器LTSR25-NP 工作特性曲线
图中以VREF为参考点电压，默认为2.5V，IP为被测量电流。
温度采样的实现
电池管理系统中的温度检测采用的是美国DALLAS半导体公司生产的数字温度传感器DS18B20。它是单片结构，无需外加A/D转换器即可输出9~12位的数字量。通信采用单总线协议，对DS18B20的各种操作通过一条数据线即可完成。因为每个DS18B20都含有唯一的序列码，使每条总线上可同时连接多个DS18B20，这就使得DS18B20连线简单，系统设计灵活，适合用于多点测温系统，特别是与单片机合用构成的温度检测与控制系统。
动力锂电池组充放电性能试及SOC评估
武汉理工大学毕业设计（论文）动力锂电池组充放电性能测试及SOC评估 学院（系）：物流工程学院 专业班级：物流自动化专业0903班 学生姓名：张兵强 指导教师：朱宏辉
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名： 年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权省级优秀学士论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于1、保密囗，在年解密后适用本授权书 2、不保密囗。 作者签名：年月日 导师签名：年月日
目录 摘要 (1) Abstract (2) 第1章绪论 (3) 1.1 电动汽车概述 (3) 1.2 动力电池的发展状况 (5) 1.3 课题的研究目的和意义 (6) 1.4主要研究内容 (7) 第2 章锂电池组的特性分析 (8) 2.1磷酸铁锂电池 (8) 2.2工作原理 (8) 2.3电池性能参数 (10) 2.3.1电池容量 (11) 2.3.2电池电压 (12) 2.3.3内阻 (12) 2.3.4充放电倍率 (12) 2.3.5循环使用寿命 (13) 2.4电池性能的主要影响因素 (13) 2.5电池特点及充放电特性 (14) 2.5.1实验设备 (14) 2.5.2电池特点 (14) 2.5.3充电特性 (15) 2.5.4放电特性 (16) 第3章锂电池组SOC估算 (18) 3.1 SOC 定义 (18) 3.2 影响 SOC 的因素 (19) 3.2 常见 SOC 的估计方法 (20) 3.3.1 卡尔曼滤波原理 (21) 3.3.2标准卡尔曼滤波 (22) 3.3.3扩展卡尔曼滤波（EKF）算法 (23) 3.4卡尔曼滤波修正算法 (25) 3.4.1 扩展卡尔曼滤波复合模型 (25) 3.4.2卡尔曼滤波修正算法 (25) 第4章结论与展望 (28) 4.1本文结论 (28) 4.2展望 (28) 致谢 (29) 参考文献 (30)
一种双锂电池组供电的混合动力汽车电池组设计
现代电子技术 Modern Electronics Technique 2015年11月15日第38卷第22期 Nov.2015Vol.38No.22 doi ：10.16652/j.issn.1004?373x.2015.22.044 收稿日期：2015?04?09 0引言 电动汽车对环境友好，能量利用率高，在如今环境污染严重、石油资源有限的情况下，成为未来汽车产业的发展趋势[1] 。世界各主要国家，包括美国、日本、德国、法国等，都投入了很大的力量进行电动汽车研发。混合动力汽车是在传统驱动系统的基础上引进了电力驱动系统，与纯电动汽车相比，它有较长的行驶里程；与传统的内燃机汽车相比，它改善了燃油的经济性[2]。 目前，混合动力汽车已经全面进入产业化阶段，许多大公司推出了多款混合动力量产车型，其中丰田第三代Prius ，节油效果可以达到50%以上，百公里油耗下降到4.7升。截至2014年9月底，混合动力车的全球累计销量已经突破700万辆，达到705万辆[3] 。 然而，电池技术一直是电动汽车发展的瓶颈。在现有电池技术下，锂电池较铅酸电池、镍氢电池等而言具有能量密度高、工作电压高、无记忆效应、循环寿命长、 无污染、质量轻、自放电小等优点，成为动力电池的研究重点。但是，电动汽车的电压要求在100V 以上，需要数十个电池单体串联，并且为满足汽车续航所需电池容量，需要在串联基础上并联进行扩容。由于电池的生产工艺限制，锂电池单体之间存在容量、电压、内阻等的不一致，即使在同一批电池中也存在差异，并且随着使用时间和循环次数的增加，电池容量衰退和老化过程的不同还会加剧电池的不一致性。电池单体间的不一致性，会导致电池组整体性能下降，缩减电池组寿命。 串联电池组性能取决于电池组性能最差的那个电池单体，并且在充放电过程中，由于电池单体间的容量不一致可能造成个别单体电池的过充或过放。 在并联电池组中，电池单体不一致性会出现电流不均衡，并联支路电流同时受到本条支路参数和其他支路参数影响[4]。 由此可见，电池组的串并联方式，不仅影响宏观上的电量和电压，在微观上也会影响单体的寿命。通过研究合理的锂电池成组方式，辅以具有均衡模块的电池管理系统（Battery Management System ，BMS ），可以有效提 高电动汽车电池组寿命，优化电池性能。 一种双锂电池组供电的混合动力汽车电池组设计 方 莹，陈军峰，吴智正 （武警工程大学信息工程系，陕西西安 710086） 摘 要：这里提出一种适用于混合动力汽车的双锂电池组供电方法。该混合动力汽车电池组由两个锂电池组组成，交 替供电和充电。大量锂电池单体的串并联会因单体之间一致性差而降低电池组寿命和可靠性。这种设计不仅可以消除电池并联中因一致性差引起的不均衡电流，还能进一步提高电池组的可靠性。 关键词：混合动力汽车;锂电池组;双电池组供电;优化成组中图分类号：TN958?34；TM912.8 文献标识码：A 文章编号：1004?373X （2015）22?0155?03 Design of dual lithium battery packs applied to hybrid power automobile FANG Ying ，CHEN Junfeng ，WU Zhizheng （Department of Information Engineering ，Engineering University of CAPF Engineering ，Xi ’an 710086，China ） Abstract ：The power supply method of the dual lithium battery packs applied to hybrid power automobile is presented.The dual lithium battery packs are composed of two battery packs.The method makes one battery pack supply power for the vehicle while another is charged.The lifetime and reliability of the battery pack are influenced by the poor consistency of the batteries while they are connected in series or parallel.The design can eliminate the unbalanced current problem created by the poor con? sistency of the paralleled batteries ，and improve the reliability of the battery packs. Keywords ：hybrid power automobile;lithium battery pack;twin battery pack power supply;optimized grouping
串联锂离子电池组的主动均衡控制研究
串联锂离子电池组的主动均衡控制研究 摘要：对于传统的主动均衡技术来说，通常情况下，存在着电量传递效率低、控制过程复杂等问题。为了彻底解决上述问题，本文结合电感、电容的电量转移技术，提出锂电池组主动均衡方法。均衡技术以boost技术和法拉电容为基础，在锂离子电池组中，可以在任何两个电池之间进行电量的传递，使得锂离子电池组在一定程度上实现电压均衡，并且可以将综合效率提高到84%，其特点主要表现为控制灵活、电量转移效率高等，静置状态下，可以进一步对大容量的串联锂电池组的电压进行均衡处理。 关键词：锂电池组主动均衡法拉电容boost 1 概述 随着人们的环保意识不断增强，人们对节能环保给予高度的关注，在这种情况下，新能源汽车逐渐成为汽车工业发展的主流趋势。而锂电池作为一项重要的因素，在一定程度上直接影响并制约着新能源汽车的推广和产业化。电池管理模块（Battery Management Module）对于电动汽车来说，是一个核心部件。在发展、推广电动汽车的过程中，电池管理技术是一项关键技术[1]。对于锂离子电池来说，凭借自身能量密度高、工作电压高等优势，进而在一定程度上广泛应用于各行各业[2]。由于锂电池的工作电压通常情况下只有
2.5～4.2V，在实际应用中，为了提高工作电压，通常情况下，需要将若干只单体锂电池进行串联处理。但是，受生产工艺的影响和制约，在容量、电压、内阻及自放电率等方面，锂电池单体之间存在一定的差异，即使电池来源于同一批次，各个电池之间同样存在一定的差异性。在实际使用过程中，正是由于电池之间存在这种差异，进而在一定程度上严重影响锂电池的使用寿命，在这种情况下，需要对串联锂电池组进行均衡管理[3]。 2 锂电池组的均衡方式 对于锂电池来说，在实际使用过程中，通常情况下，通过被动均衡、主动均衡两种方式对锂电池组进行均衡[4]。其中，在充电过程中，被动均衡方式主要是利用均衡电阻对高电压单体电池进行放电处理，使得整组电池电压在一定程度上确保一致性。对于该均衡方式方式来说，同样存在缺点，主要表现为：对能源造成浪费，该均衡方式受放电电流的影响，不能在大容量锂电池组中使用。在电量转移方面，对主动均衡方法来说，其转移方式通常情况下包括电感、电容两种。其中，Boost/buck的电感均衡是进行电感转移的基础，利用电感均衡在相邻电池之间对电量进行传递，在一定程度上通过电量传递，进一步使电量由高电压电池完成向低电压电池的转移，其电量传递效率通常高于80%。这种均衡方式同样存在弊端，主要表现为：电量传递只能发生在相邻锂电
锂离子动力电池的安全性问题分析Word版
锂离子动力电池的安全性问题分析 （） 摘要：本文从锂离子电池材料和制作工艺两个方面分析影响锂离子电池安全性能的因素，并进一步分析锂离子电池组安全性的关键问题。 关键词：锂离子电池；安全性能；热稳定性；影响因素 Power type lithium ion battery safety problem analysis (Electrical Engineering College, Longdong University, Qingyang 745000, Gansu, China) Abstract:This article from the lithium ion battery materials and production process analysis of two aspects of influence of lithium ion battery safety performance factors, and further analysis of lithium ion battery safety problems. Key words:Lithium ion battery; Safety performance; Thermal stability; Influence factors. 0 引言 锂离子电池是一种充电电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+ 在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电池时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。一般采用含有锂元素的材料作为电极的电池。是现代高性能电池的代表。锂离子电池是最晚研究而商品化进程最快的一种高性能电池。锂离子电池以其独特的优势目前以成为各个领域广泛应用的新能源。锂离子电池具有电压高、比能量高、循环性能好等特点，越来越广泛应用发的3C市场领域、电动车(EV)和混合型电动车(HEV)市场领域、军事用途及空间技术领域。虽然，锂离子二次电池的安全性相对于金属锂二次电池有了很大的提高，但仍存在着许多隐患，比如：由于电池的比能量高，且电解液大多为有机易燃物等，当电池热量产生速度大于散热速度时，就有可能出现安全性问题。根据Ph.Biensan等的研究证明：锂离子电池在滥用的条件下有可能产生使铝集流体熔化的高温(>700℃)，从而导致电池出现冒烟、着火、爆炸、乃至人员受伤等情况。因此对锂离子电池的研制和生产来说，电池的安全性不仅是指在各种测试条件下不出现冒烟、着火、爆炸等现象，最为重要的确保人员在电池滥用的条件下不受伤害。 1 锂离子电池的几代变革 第一代锂离子电池：负极：锂金属，工作电压高达3.7。由于直接以极其活跃的金属锂作为负极，安全隐患太大已经被淘汰。
电池保护板原理详解
锂电池电路保护板详解 1.锂电池电路保护板典型电路 2.保护板的核心器件：U1 和 U2A/U2B。U1是保护IC，它由精确的比较器来获得可靠的保护参数。U2A和U2B是MOS管，串在主充放电回路，担当高速开关，执行保护动作。 3.B1的正负极接电芯的正负极；P+,P-分别接电池输出接口的正负极。 4.R3是NTC电阻，配合用电器件的MCU产生保护动作（检测电池温度）。R4是固定阻值电阻，做电池识别。 5.放电路径：B1+ ----- P+ ------ P- ------B1- 6.充电路径：P+ ------- B1+ ------ B1- ------ P- 7.DO是放电保护执行端，CO 是充电保护执行端。
8.充电保护：当电池被充电，电压超过设定值VC（4.25V- 4.35V，具体过充保护电压取决于保护IC）时，CO变为低电平，U2B截止（箭头向内是N-MOS，VG大于VS导通），充电截止。当电池电压回落到VCR（3.8V-4V，具体由IC决定），CO变为高电平，U2B导通，充电继续。VCR必须小于VC一个定值， 以防止频繁跳变。 9.过充保护的时候，即电池充满电的时候，U2B MOS截止了， 手机是不是就关机了呢？答案是肯定没有，不然的话手机开机 插着充电器充电，充满电就会自动关机了。 现在的MOS管生产工艺决定了，生产的时候都会形成一个寄生二极管（也叫体二极管，不用担心体二极管的耐流值，电池厂 都替你考虑了，放电是没问题的）MOS管标准的画法如上图。 充电保护的时候，B-到P-处于断开状态，停止充电。但U2B的 体二极管的方向与放电回路的电流方向相同，所以仍可对外负 载放电。当电芯两端电压低于4.3V时，U2B将退出充电保护状态，U2B重新导通，即B-与P-又重新接上，电芯又能进行正常 的充放电。 10.过放保护：当电池因放电而降低至设定值VD（2.3-2.5V），DO变为低电平，U2A截止，放电停止。P-到B-处于断开状态。当电池置于充电时，B-与P-通过U2A的体二极管接通，恢复到 一定电压后，D0重新置高，U2A重新导通。
我们对动力锂电池组的管理系统
第12届中国北京国际科技产业博览会节能、环保、新能源汽车技术及配套产品推介会报告稿 我们对动力锂电池组的管理系统（BMS） 的认识与看法 公司：深圳市安泰佳科技有限公司 作者：李金印 日期：2009年5月20日
我们对动力锂电池组的管理系统（BMS）认识与看法 （“科博会”报告稿） 一、概述 众所周知，锂电池作动力使用需十几节至几百节的大容量电池串联，其中一节电池若有问题，因安全原因整组电池则不能继续工作，故没有一个功能很强的管理系统是无法推广使用的。但因种种原因，目前国内外市场上尚未见到能达到使用要求满意的产品，故影响锂电池作为动力能源的推广应用。 2006年春我们与国外某知名厂家作该产品的实际演示测试对比，结果该公司的产品远无法达到原订的使用指标要求，在事后交谈中他们也坦诚其无耐。 锂电池虽在特殊条件下有燃烧、爆炸不安全特性存在，但循环使用寿命应是为优的，可是目前国内影响其使用推广的关键问题是使用寿命太短，有的说“低于普通铅酸电池”。如果真是这样，锂电池即危险又短命且价格贵，那还有什么推广价值。我们认为此状况绝非仅是锂电池质量原因，而管理系统功能不完善、不准确及充电技术和充电设备不适应、不配套是关键因素，这也说明管理系统的重要性。我们认为蓄电池中锂电池在目前是最有推广应用价值的，所以，自1999年至今我们投入了大量资金与人力，专门对动力锂电池的管理系统进行研究开发，先后用国内七家多批次电池做了大量的实验。现将我们对管理系统BMS的认识作为意见提供讨论与参考。 二、管理系统BMS应能对每节电池的特征参数进行测算 这项工作确实是困难和复杂的，但应该去做，不了解怎能“管理”。所以，国外对蓄电池机理研究的人至今还很多，他们也给出了一些非常复杂而又不完全相同的数学模型，但采用“类比原理”都可简化成大家熟知的相同“等效”电路
详解动力电池组均衡设计原理及意义
详解动力电池组均衡设计原理及意义 2011-12-0619:51:36来源：互联网 分享到：标签：电池组剩余电量平衡算法 引言 随着电池作为电源使用而日益受到欢迎，又出现了一种同样强劲的需求，即最大限度地延长电池的使用寿命。电池不平衡（即组成一个电池组的各节电池的充电状态失配）在大型锂离子电池组中是个问题，这个问题是由制造工艺、工作条件和电池老化的差异造成的。不平衡可能降低电池组的总容量，并有可能损坏电池组。不平衡使电池从充电状态到放电状态都无法跟踪，而且如果没有密切监视，可能导致电池过度充电或过度放电，这将永久性地损坏电池。电池制造商按照容量和内部电阻对混合电动型汽车以及电动型汽车电池组中使用的电池进行分类，以在交付给客户的特定批次中，减少电池之间的差异。然后，再仔细挑选电池来构成汽车电池组，以改善电池组中每两节电池之间的匹配。理论上，这应该能防止电池组中产生大量的不平衡，但是尽管如此，普遍的共识是，当构成大型电池组时，既需要电池监视、又需要电池平衡，以在电池组寿命期内保持大的电池容量。 要理解平衡的重要性，第一步是利用两个相同的电池组来评估两种基本的电池管理策略。该测试将探究，在电池寿命期内，电池组的总容量是怎样受到影响的。为了评估这两种策略，要设计一个电池监视系统（BMS）。该电池监视系统由3个部分组成：监视硬件、平衡硬件和控制器。用在测试中的电池监视系统能监视电池电压和电池负载电流、平衡电池，并能控制电池与负载及电池充电器的连接。 监视硬件 一个简单的电池监视器和平衡系统如图1所示。该电池监视系统的硬件是围绕高度集成的LTC6803-1多节电池监视IC设计的。每个LTC6803-1能测量多达12节电池，并允许以可连接多个IC的串行菊花链形式连接，从而使一个系统能通过一个串行端口监视超过100个电池。当设计一个电池监视系统时，某些规范应当给以特殊考虑，首先是电池电压准确度。当试图决定单个电池的充电状态时，电池电压的准确度至关重要，而且一节电池能否在接近工作极限的条件下工作，电池电压的准确度是限制因素之一。LTC6803具 1.5mV的分辨率，准确度为 4.3mV。这将允许该控制器就电池状态做出准确决策，而不论使用的是什么样的电池化学组成。其次，电池组不平衡的一个主要来源是，电池监视电路本身的电源和备用电流的差异。在汽车应用中，备用电流尤其重要，因为大多数汽车在大部分时间里都是熄火的，这时电池监视系统处于备用模式。LTC6803仅具12uA备用电流，电流范围规定为6uA至18uA，从而可保证在一个大型电池组中，最严重的不平衡为12uA，这使每月不平衡低于10mAhr。有两个ADC输入可用来监视电池温度或其他的传感器数据。图1中显示的设计用Vtemp1输入测量电池电流。电流用LT1999测量。LT1999是一款高压双向电流检测放大器，具-5V至80V的输入范围，而且在本文所述测试情况下，设置为监视电池组高压端的±10A。LTC6803上的两个GPIO引脚用来控制一个有源负载和一个充电器。当充电结束或达到放电点时，这允许LTC6803断开电池与充电器或负载的连接。
主动均衡和被动均衡
基本电池组设计原则： ?当第一个单电池充满电时，必须停止充电。 ?当第一个单电池无电时，放电必须终止。 ?弱蓄电池节比强蓄电池老化得更快。 ?弱蓄程度最高的电池节将最终限制电池组的可用电量（最弱环节）。 ?电池组中的系统温度梯度使运行在较高平均温度的电池节变弱。 ?在不使用均衡的情况下，在每个充放电周期中，最弱蓄和最强蓄单电池之间的电压差将增加。最终，其中一个单电将始终接近最大电压，而另外一个单电池接近最低电压→从而阻碍了电池组的充放电能力。 由于这些电池再也不会像它们最初使用时那么相互匹配，而且由于我的安装方式将使它们处于不同的温度环境中，我必须做好单电池均衡。 锂离子电池主要出现两种不匹配；充电不匹配和容量不匹配（请见图2）。充电不匹配在容量相同的单电池所容纳的充电量逐渐差生差别时出现。容量不匹配出现在同时使用初始容量不同的电池节时。由于电池组通常由几乎在同一时间生产的单电池组装而成，这些单电池的制造工艺也相差无几，所以单电池通常情况下匹配良好，只有充电普匹配会比较常见。然而，如果电池组由来源不明的单电池组装而成，或者在制造工艺方面差别很大的话，也有可能出现容量不匹配。 主要有两种电池均衡：被动均衡和主动均衡。这里列出了基本功能和它们各自的优缺点： 被动均衡： ?实现简单（硬件和软件） ?廉价 ?降低了充电不匹配 ?小均衡电流（小于1A） ?发热-浪费电能！ 主动均衡：
?效率更高 ?增加可用容量 ?减少充电和容量不匹配效应 ?更快的电池组充电时间 ?可在充电和放电过程中工作 ?较大的均衡电流（大于1A），以快速均衡大电池 ?更长的电池组使用寿命 ?混用/匹配全新/旧模块 ?可使用模块内的不匹配单电池（增加产量） ?看起来主动均衡才是正道！ 我决定使用手边的最积极主动的TI BMS。为了确保我始终能够从电池组获得最大电量，所有单电池之间的电压差保持在毫伏以内。由TI EM1401EVM电路板管理的电池使用全部TI部件来提供5A主动电池均衡（我设计的工作方式）。 图3显示了基本架构。其中一个BMS电路板被安装在电池节旁边，管理每个模块或电池组。 下面是这一车辆的主要技术规格：
电池保护板工作原来
锂电池保护板的主要参数 锂电池保护板主要由保护IC和MOS管构成 （1）保护IC主要参数 1) 封装 2) 过充电压 3) 过充释放电压 4) 过放电压 5) 过放释放电压 6) 耐压 (2) MOSFET主要参数 1) N沟、P沟 2) 内阻 3) 封装（TSSOP8 <简称薄片> 、SOP8<简称厚片>、SOT23-6等） 4) 耐电流 5) 耐电压 6) 内部是否连通 锂电池保护板的工作原理 锂电池保护板根据使用IC,电压等不同而电路及参数有所不同,保护板有两个核心部件：一块保护IC，它是由精确的比较器来获得可靠的保护参数；另外是MOSFET串在主充放电回路中担当高速开关，执行保护动作。下面以D W01 配MOS管8205A进行讲解: 激活保护板的方法：当保护板P+、P-没有输出处于保护状态，可以短路B-、P-来激活保护板，这时，Dout、Cout均会处于低电平（保护IC此两端口是高电平保护，低电平常态）状态打开两个MOS开关。 1.锂电池保护板其正常工作过程为: 当电芯电压在2.5V至4.3V之间时，DW01 的第1脚、第3脚均输出高电平(等于供电电压)，第二脚电压为0V。此时DW01 的第1脚、第3脚电压将分别加到8205A的第5、4脚，8205A内的两个电子开关因其G极接到来自DW01 的电压，故均处于导通状态，即两个电子开关均处于开状态。此时电芯的负极与保护板的P-端相当于直接连通，保护板有电压输出。 2.保护板过放电保护控制原理: 当电芯通过外接的负载进行放电时,电芯的电压将慢慢降低,同时DW01 内部将通过R1电阻实时监测电芯电压,当电芯电压下降到约2.3V时DW01 将认为电芯电压已处于过放电电压状态，便立即断开第1脚的输出电压，使
关于-锂离子动力电池组的成本分析
关于锂离子动力电池的成本分析 一、锂离子动力电池的目标市场 锂离子电池由于工作电压高、储能较大、无记忆性和质量轻等优势发展迅速，一直在移动通讯、笔记本电脑等电器上大量使用；近年来随着新能源汽车的推广，锂离子电池被认为是最有效的能量工艺装置；同时新能源（太阳能、风能）并网发电站项目建设步伐加快，锂电池组为代表的储能技术成为核心发展的对象。 针对电动汽车使用的电池以功率型电池为主，其特点是：电池的放电倍率很大，那么在设计过程中就要注意减小电池的内阻；在极片的选取上，高功率型的电池极片要厚些，在涂敷的厚度上，高功率型的电池极片要涂得薄些，这样锂离子和电子在电阻相对较大的电极活性物质上迁移的距离小，总内阻减小，可以支持大电流，以达到高功率的要求； 针对储能电池以能量型电池为主，其特点与功率电池相反。对于高能量型电池，放电的倍率较小，那么在综合考虑内阻和容量的时候可以把容量排在前面，当然在增大容量的过程中也要尽可能地减小内阻。 二、锂离子动力电池组的产业链状况
结合项目目前的状况，这里重点讨论电芯的成本情况，因为作为一个电池组（电池包），电芯是基础，多个电芯串并联组成电池组，多电池组串并联组成电池包，然后装在电动车上使用或做储能电源。而且其成本特性属于变动成本，后期电池组装过程中更多的与设备、软件等固定成本相关。电芯的关键是：正极（阴极）、负极（阳极）、电解液和隔膜。 三、锂离子电池的成本分析 1、正极（阴极）材料：锂离子电池的主要构成材料包括电解液、隔离材料、正负极材料等。正极材料占有较大比例（正负极材料的质量比为3: 1~4：1）,因此正极材料的性能直接影响着锂离子电池的性能，其成本也直接决定电池成本高低。目前锂离子动力电池场上主要使用以下五种材料：
锂电池保护板工作原理资料
锂电池保护板工作原理 锂电池保护板根据使用IC,电压等不同而电路及参数有所不同,下面以DW01 配MOS管8205A进行讲解: 锂电池保护板其正常工作过程为: 当电芯电压在2.5V至4.3V之间时，DW01 的第1脚、第3脚均输出高电平(等于供电电压)，第二脚电压为0V。此时DW01 的第1脚、第3脚电压将分别加到8205A的第5、4脚，8205A内的两个电子开关因其G极接到来自DW01 的电压，故均处于导通状态，即两个电子开关均处于开状态。此时电芯的负极与保护板的P-端相当于直接连通，保护板有电压输出。 2.保护板过放电保护控制原理:
当电芯通过外接的负载进行放电时,电芯的电压将慢慢降低,同时DW01 内部将通过R1电阻实时监测电芯电压,当电芯电压下降到约2.3V时DW01 将认为电芯电压已处于过放电电压状态，便立即断开第1脚的输出电压，使第1脚电压变为0V，8205A内的开关管因第5脚无电压而关闭。此时电芯的B-与保护板的P-之间处于断开状态。即电芯的放电回路被切断，电芯将停止放电。保护板处于过放电状态并一直保持。等到保护板的P 与P-间接上充电电压后，DW01 经B-检测到充电电压后便立即停止过放电状态，重新在第1脚输出高电压，使8205A内的过放电控制管导通，即电芯的B-与保护板的P-又重新接上，电芯经充电器直接充电。 4.保护板过充电保护控制原理: 当电池通过充电器正常充电时,随着充电时间的增加,电芯的电压将越来越高，当电芯电压升高到4.4V时,DW01 将认为电芯电压已处于过充电电压状态，便立即断开第3脚的输出电压，使第3脚电压变为0V，8205A内的开关管因第4脚无电压而关
电池保护板工作原理
锂电池保护板根据使用IC,电压等不同而电路及参数有所不同,常用的保护IC有8261,DW01+,CS213,GEM5018等，其中精工的8261系列精度更好，当然价钱也更贵。后面几种都是台湾出的，国内次级市场基本都用DW01+和CS213了，下面以DW01+ 配MOS管8205A （8pin）进行讲解: 锂电池保护板其正常工作过程为: 当电芯电压在2.5V至4.3V之间时，DW01 的第1脚、第3脚均输出高电平(等于供电电压)，第二脚电压为0V。此时DW01 的第1脚、第3脚电压将分别加到8205A的第5、4脚，8205A内的两个电子开关因其G极接到来自DW01 的电压，故均处于导通状态，即两个电子开关均处于开状态。此时电芯的负极与保护板的P-端相当于直接连通，保护板有电压输出。 2.保护板过放电保护控制原理: 当电芯通过外接的负载进行放电时,电芯的电压将慢慢降低,同时DW01 内部将通过R1电阻实时监测电芯电压,当电芯电压下降到约2.3V时DW01 将认为电芯电压已处于过放电电压状态，便立即断开第1脚的输出电压，使第1脚电压变为0V，8205A内的开关管因第5脚无电压而关闭。此时电芯的B-与保护板的P-之间处于断开状态。即电芯的放电回路被切断，电芯将停止放电。保护板处于过放电状态并一直保持。等到保护板的P 与P-间接上充电电压后，DW01 经B-检测到充电电压后便立即停止过放电状态，重新在第1脚输出高电压，使8205A内的过放电控制管导通，即电芯的B-与保护板的P-又重新
接上，电芯经充电器直接充电。 3.保护板过充电保护控制原理: 当电池通过充电器正常充电时,随着充电时间的增加,电芯的电压将越来越高，当电芯电压升高到4.4V时,DW01 将认为电芯电压已处于过充电电压状态，便立即断开第3脚的输出电压，使第3脚电压变为0V，8205A内的开关管因第4脚无电压而关闭。此时电芯的B-与保护板的P-之间处于断开状态。即电芯的充电回路被切断，电芯将停止充电。保护板处于过充电状态并一直保持。等到保护板的P 与P-间接上放电负载后，因此时虽然过充电控制开关管关闭,但其内部的二极管正方向与放电回路的方向相同,故放电回路可以进行放电,当电芯的电压被放到低于4.3V时,DW01 停止过充电保护状态重新在第3脚输出高电压，使8205A内的过充电控制管导通，即电芯的B-与保护板P-又重新接上，电芯又能进行正常的充放电. 4.保护板短路保护控制原理: 如图所示，在保护板对外放电的过程中，8205A内的两个电子开关并不完全等效于两个机械开关，而是等效于两个电阻很小的电阻，并称为8205A的导通内阻，每个开关的导通内阻约为30m\U 03a9共约为60m\U 03a9，加在G极上的电压实际上是直接控制每个开关管的导通电阻的大小当G极电压大于1V时，开关管的导通内阻很小(几十毫欧)，相当于开关闭合，当G极电压小于0.7V以下时，开关管的导通内阻很大(几MΩ)，相当于开关断开。电压UA就是8205A的导通内阻与放电电流产生的电压，负载电流增大则UA必然增大,因UA0.006L×
新能源车辆的动力电池组均衡管理系统的发展现状概述参考文本
新能源车辆的动力电池组均衡管理系统的发展现状概述参考文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月
新能源车辆的动力电池组均衡管理系统的发展现状概述参考文本 使用指引：此安全管理资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 新能源车辆的开发和研究已经是时代的主流，其中电 动汽车受到了市场越来越多的关注，在电动汽车中，电池 系统是重要组成部分，特别是锂电池在交通领域的应用， 对于减少温室气体的排放、降低大气污染以及新能源的应 用有着重要的意义。目前，电动汽车存在安全性低、寿命 段、充电时间长和使用成本高的问题，而电池管理系统作 为电池保护和管理的核心部件，作为电池和车辆管理系统 以及驾驶者沟通的桥梁，电池管理系统对于电动汽车性能 起着越来越关键的作用。本文介绍了电池组均衡管理的技 术发展历程、专利申请情况和涉及的主要申请人。 随着能源紧缺、城市环境污染的日益严重，替代石油
的新能源在车辆的开发利用被各国政府越来越重视。而动力电池是电动汽车的核心部件，目前车辆的动力电池存在能量密度低、价格高、寿命短等缺点，而锂电池在使用一段时间以后，电池单体性能差异在整个生命周期内客观存在，直接影响到动力电池组的使用寿命，为此，需要给予动力电池能源控制和管理，使得动力电池性能得到一定的提升。 目前，美国电动车公司生产的特斯拉纯高级电动汽车（Tesla）之所以取得成功，其核心技术就是优异的电池管理技术，采用了两千多块锂电池进行串并联设计，可以维持整个电池包的工作状态以及监控每个电池单元的系统来确保电池的高性能，使得车辆具备稳定的动力性能和优良的安全性能，具有快速充电技术，将充电时间缩短到合理的水平，在电动车领域突破了技术上的瓶颈，取得了成功，实现了从实验室转向批量生产，对汽车行业有着重大
锂电池组中的均衡方式介绍
郑州正方科技： 锂电池组在市场以及各个领域的应用已经屡见不鲜，给我们的生活，工业等等带来了很多的益处，当然，锂电池组在冲放电的过程中最重要的一个环节就是均衡环节，因为你需要保证锂电池组的输出以及输出合理到每一节电池，目前锂电池组最常见的两种均衡方式是耗能式均衡以及转能式均衡。 耗能式均衡顾名思义就是把锂电池组中某节电压高的电池用电阻把多余电量耗尽。这种方式的均衡的成本较低，设计也是相对简单，在锂电池组中单节锂电池之间的电压不能达到一致时能够起到一定的作用，但是相对的，这种方式的均衡也较为容易出现故障，而且均衡时锂电池所发出的温度较高。而且有一点，因为锂电池组中各个单节电池的电容都不尽相同，所以每次充电，容量较小的电池电量会很快的达到饱和，由于容量较大的电池还在充电中，容量较小的锂电池就会均衡，以类似于放电额形式去耗除电量一直循环直到大容量的电池电量饱和为止，所以大家可以想象时间久了，容量较小的电池整体性能就会大大额下降，这个就跟我们手机电池长时间用性能下降是一个道理。所以耗能式均衡存在着很大的弊端。 能量转移式均衡也很好理解，就是让电池组中能量较高额锂电池转移到能量较低的锂电池上，这种方式的均衡乍一听确实很实用，但是在实际情况下，目前的能量转移式均衡并不是很完善，因为这种方式的均衡并不能通过检测单节电池的电压来进行能量转移的，而是通过电池容量来进行能量转移的，当高能量的电池向低能量的电池转移
能量的时候，因为均衡电流以及充电电流时固定的，不可控的，所以在转移的时候，低容量的电池可能会达到过充值，锂电池保护板就会工作从而停止充电，那么整个循环就会因此终止。 纵观来讲，锂电池的均衡在目前来说还不能得到一个很好的完善，这方面的技术还有待改进！
锂离子动力电池成组技术及其连接方法
锂离子动力电池成组技术及其连接方法 发表时间：2016-08-26T11:16:09.417Z 来源：《电力设备》2016年第12期作者：杨明[导读] 在混合动力汽车领域，动力电池技术将发展成我国乃至全世界的发展中心。 杨明 （上汽万向新能源客车有限公司）摘要：本文笔者结合工作经验分析了锂离子动力电池成组技术和连接方法进行分析，可供参考。关键词：锂离子；动力电池；连接工艺在未来几年时间内，新能源汽车领域的发展中心和发展方向为：在纯电动汽车领域，我国和世界的技术发展步伐将差不多保持同步，电池材料问题将成为以后发展过程中务必要解决的重点问题；在混合动力汽车领域，动力电池技术将发展成我国乃至全世界的发展中心。大家都知道，锂离子动力电池是以电池包的形式被广泛地运用到新能源电动车内，动力电池模组是依靠多种单体电芯串联并联组装构成的，单体电芯间的加固和连接要求连接电池和片的极柱的接触电阻小、稳固、能成功抵御振动。实际上，锂离子动力电池的质量比能量密度、体积功率密度以及体积能量密度都和动力电池系统内部单体电池间的连接工艺和结构存在着巨大关联性，本文将简单地介绍锂离子动力电池的连接方法和成组方法。 一、不同极柱类型电池的连接工艺动力电池系统在成组的过程中，单体电芯间连接片的连接通常需借助电阻焊、激光焊、螺栓机械紧固。每一颗电芯间连接的紧实性与统一性都会对整车安全以及整体电池模组能量的发挥起到重大的影响。 1.外螺纹极柱型电池 外螺纹极柱型电池一般选取螺栓螺母进行机械紧固，单体电池间一般运用机械锁紧的连接技术。如此，能增加组装的灵便性，但也会导致外螺纹极柱的组装空间远远超过其他极柱，从某种意义上讲其会影响到体积能量密度。螺母或者螺栓机械锁紧是指依靠螺母把带螺纹极柱和连接片拧紧固定，以免出现松动。在连接防松设计方面，其涵盖了机械防松、摩擦防松以及永久防松三种。 通常而言，机械防松可选取销子防松、槽形螺母防松以及止动垫片防松等；摩擦防松可选取自锁螺母防松以及弹簧垫片防松等；永久防松可采取螺纹紧固胶防松等。在实践过程中，若想便于后期更换或者拆卸电池，则应运用机械防松方式。在验证其抗震动性等性能后，确认符合标准才可投用。对于外螺纹极柱型电池，新型结构的大容量圆柱型电池，其极柱留有用于激光焊接的平台的同时，平台上方又有外螺纹极柱，用激光焊接连接片的同时，又用螺母通过螺纹极柱对连接片拧紧固定，再用特别设计的保护支架对电池固定。其组装工艺如下:一种圆柱动力锂离子电池的成组组装工装，包括设置在多个排列在一起的单个电池极柱之间的保护支架。保护支架整体为上表面为方形平面，且四周均匀设置有4根支柱，该保护支架的方形平面正中间设置有长方形固定卡槽，任意对称的2边设置有卡座且个数相同，剩余对称的另外2边设置有卡扣个数也相等。该工艺具有结构简单、稳定耐用、生产能力强、原料易于加工的优点，有效克服了市场上电池组连接容易松动、结构不稳定、连接易脱落、制作成本高、生产效率低的缺点。以上这种利用圆柱锂离子电池成组组装的方法。3个排列在一起的单个电池组装成电池组后，将保护支架正中间设置的长方形固定卡槽分别直接卡入电池的正、负极柱上，保护支架卡槽和电池极柱嵌合在一起，保护支架之间通过卡座与“工”型拼装卡扣连接;最后可以将多个排列在一起的单个电池组装成电池组。锂离子电池的成组组装的方法，连接简单，而且连接后能一直保持电池固定状态，连接片与极柱的接触紧配，能保证电路一直处于低内阻状态。 2.平头型极柱电池 平头型极柱的电池一般选取电阻焊焊接的方式，电阻焊是借助工件组合的方式，以电级施加压力，运用接头的接触面与附近范围形成的热，加热焊接接触点，直至其达到熔化或者塑性状态，再把工件组合焊接至一块的焊接工艺。电阻焊的优势在于其在组装动力电池模组的过程中，以连接片并联或者串联单体电池，再借助电阻焊使连接片被焊接至电池极端上面，组装工序较为便捷。在焊接过程无需加入辅助性焊接材料，通过批量生产的方式促使机械自动化的目的得以实现，其设备本成本要少于激光焊机。动力电池模组的电芯间选取电阻焊焊接加固的方式，待该项工作完成后，会大大提高电池模组的体积能量密度以及质量能量密度。其缺陷在于电池间的连接片材料需受限，铝焊接作用达不到预期效果、后期更换拆卸单个电池难度大等。平头型极柱的电池也可采用激光焊接连接。激光焊是利用高能量的激光脉冲对工件需要加工区域进行局部加热。激光辐射的能量通过热传导向材料内部扩散，将材料熔化后形成特定熔池来完成焊接的目的。该工艺主要具有以下一些优点:①在组装动力电池模组时，激光焊接的焊接精度高、强度高、焊接效率高;②在大批量组装生产时，更易于实现自动化生产，保证产品的一致性和质量;③凭借激光焊焊接的优势，电芯之间串联或并联的连接片都可用铝材质代替铜连接片，如此可以提高焊接效率，焊接强度，减少生产材料成本，减轻电芯模组质量，进一步提高整车电芯模组的能量密度。而缺点主要为:①连接片与电池焊接处的平整度要求高，焊接夹具需高精度满足焊接精度要求;②设备比较昂贵。 3.条型极耳的聚合物电池(电芯)目前聚合物电芯的连接工艺，主要有焊接与不焊接(机械压紧接触式)的2种方式。 (1)悍接 焊接涵盖了锡焊与激光焊两类。因动力电池组面积大，超声波焊头位置不易碰触，因此很少运用超声波焊接，相较而言，激光焊接更为妥当。锡焊的高温工艺的运用在某种程度上会使聚合物电芯极耳处的密封增加风险，因锡的比重大导致电池组的质量的进一步提升。总之，不管是采取锡焊还是激光焊成组工艺，均对单体电池的更换不利。 (2)不焊接(机械压紧接触式)
动力电池组特性分析与均衡管理
动力电池组特性分析与均衡管理 被认为是未来汽车的电动汽车是电动源、电机和整车三大技术的结合体,电动源是电动汽车的核心部件,目前已经形成动力锂离子电池及其专用材料的开发热潮.做为一种新型的动力技术,锂电池在使用中必须串联才能达到使用电压的需要,单体性能上的参差不齐并不全是缘于电池的生产技术问题,从涂膜开始到成品要经过多道工序,即使每道工序都经过严格的检测程序,使每只电池的电压、内阻、容量一致,使用一段时间以后,也会产生差异,使得锂动力电池的使用技术问题迫在眉睫,而且必须尽快解决. 动力电池组的使用寿命受多种因素影响,如果电池组寿命低于单体平均寿命的一半以下,可以推断都是由于使用技术不当造成的,首要原因当推过充和过放导致单体电池提前失效.本文结合锂动力电池特性、电子电源、计算机控制技术研究动力电池组的使用技术,探讨动力电池组的均衡控制和管理. 1 动力电池主要性能参数 1.1 电压开路电压=电动势+电极过电位,工作电压=开路电压+电流在电池内部阻抗上产生的电压降.电动势由电极和电解质材料特性决定,电极的过电位与材料活性、荷电状态和工况有关.金属锂标准电极电位-3.05V,3V锂电池3.3~2.3V,4V锂 4.2~3.7V,5V锂4.9V~3.0V. 1.2 内阻电池在短时间内的稳态模型可以看作为一个电压源,其内部阻抗等效为电压源内阻,内阻大小决定了电池的使用效率.电池内阻包括欧姆电阻和极化电阻两部分,欧姆电阻不随激励信号频率变化,又称交流电阻,在同一充放电周期内,欧姆电阻除温升影响外变化很小.极化电阻由电池电化学特性对外部充放电表现出的抵抗反应产生,与电池荷电、充放强度、材料活性都有关.同批电池,内阻过大或过小者都不正常,内阻过小可能意味材料枝晶生长和微短路,内阻太大又可能是极板老化、活性物质丧失、容量衰减,内阻变化可以作为电池裂化的充分性参考依据之一. 1.3 温升电池温升
如何解决动力锂电池组各个单节电池的均衡问题
如何解决动力锂电池组各个单节电池的均衡问题 动力电池组是由多个单节电池串联组成的电池模块，由于电池个体之间内部特性的差异，若干次充、放电后，电池组会失衡，严重影响动力电池组的效率与安全。另外，电池组在充放电过程中的过充电、过放电、电流过大、温度过高等现象会加剧电池间特性的差异，从而引起单节锂电池之间容量、电压等性能的不平衡，最终导致电池组整体特性的急剧衰退和部分电池的加速损坏。因此在锂电池组合使用时必须要解决各个单节电池在电池组中的平衡问题。 电池组中各节电池电量的均衡可采用电阻均衡、电容均衡、变压器均衡等多种方案。由于本管理系统是针对大容量的动力锂电池组，若采用电阻均衡，均衡速度快但将会有过多的能量白白浪费掉；电容均衡虽然不额外耗能，但是均衡电流一般较小，很难胜任动力锂电池之间的均衡。故本均衡模块采用兼顾效率和速度的变压器均衡方案。在具体设计中直接采用DC/DC开关电源模块。由于开关电源模块具有功耗小、效率高、体积小、质量轻等优点，将其直接作为均衡模块使用是一个很好的选择。在具体使用时，根据检测到的各单节电池的电压值判断是否需要对电池组进行能量均衡。若需要，闭合均衡总开关K5，开关K1、K2向下打到均衡档，用电池组的整体能量对电压最低节电池进行额外的均衡充电，直到各节电池电压值的差别在系统要求范围之内。原理图如图4所示。 图4 电压采样、均衡充电原理图
电流采样的实现 电流是电池容量估计的关键参数，因此对电流采样的精度、抗干扰能力和线性度误差的要求都很高。在本设计中采用LEM公司的闭环电流传感器LTSR25-NP，如图5所示， 图5 LTSR25-NP实物图 该元件具有出色的精度、良好的线性度和最佳的反应时间。其额定电流为25A，最高可测80A的电流，满足系统设计的要求。该电流传感器可把充放电电流转换为0V~5V的电压信号，送至单片机的10位A/D转换器进行转换后可测得充放电电流，测量精度为0.2A。其工作特性曲线如图6所示。