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鋰離子電池組的主動充電平衡法
鎳鎘電池與隨后出現(xiàn)的鎳氫電池多年來一直主宰著電池市場。鋰離子電池是近才進入市場的，但由于其性能有極大提高，因此其*增長非常迅速。鋰離子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的需要。并聯(lián)多個電池單元可以增大電池所提供的電流，串聯(lián)多個電池單元則可以增大電池提供的電壓。
電池組裝商通常利用一些縮略短語來描述其電池產(chǎn)品，例如“3P50S”代表該電池組中有3個并聯(lián)的電池單元、50個串聯(lián)的電池單元。
模塊化結(jié)構(gòu)在對包含多個串聯(lián)電池單元的電池進行管理時是很理想的結(jié)構(gòu)。例如，在一個3P12S的電池陣列中，每12個電池單元串聯(lián)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(lián)電池單元的個數(shù)和每個電池單元的電壓。鋰離子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。
混合動力車的驅(qū)動需要450V左右的直流電源電壓。為了根據(jù)充電狀態(tài)來補償電池單元電壓的變化，比較合適的做法是在電池組和發(fā)動機之間連接一個DC-DC轉(zhuǎn)換器。這個轉(zhuǎn)換器還可以限制電池組輸出的電流。
為確保DC-DC轉(zhuǎn)換器工作在狀態(tài)，要求電池組電壓在150V到300V之間。因此，需要串聯(lián)5到8個電池模塊。
平衡的必要性
如果電壓超出允許的范圍，鋰離子電池單元就很容易損壞(見圖2)。如果電壓超出了上、下限(以納米磷酸鹽型鋰離子電池為例，下限電壓為2V，上限電壓為3.6V)，電池就可能出現(xiàn)不可逆轉(zhuǎn)的損壞。其結(jié)果至少是加快電池的自放電速度。電池輸出電壓在一個很寬的充電狀態(tài)(SOC)范圍內(nèi)都是穩(wěn)定的，電壓偏離安全范圍的風(fēng)險很小。但在安全范圍的兩端，充電曲線的起伏相對比較陡峭。因此，為預(yù)防起見，必須嚴(yán)密監(jiān)控電壓。