鋰離子電池均衡充電技術(shù)

1、航天鋰離子電池均衡充電技術(shù)綜述(2008111213:32)本文關(guān)鍵字:電池87單片機(jī)1放大器1鋰離子電池代表了航天器儲(chǔ)能設(shè)備的發(fā)展方向，是航天器的第三代儲(chǔ)能器。它具有輕重量、體積小、無(wú)記憶效應(yīng)、適應(yīng)溫度廣等優(yōu)點(diǎn)，是目前主流應(yīng)用的鎘鎳、氫鎳電池的替代產(chǎn)品。航天用鋰離子電池的能重比為90～110Whkg，相對(duì)于氫鎳電池45～60Whkg的指標(biāo)，優(yōu)勢(shì)明顯。但鋰離子電池的電化學(xué)特性要求充電過(guò)程必須嚴(yán)格控制，因此，要設(shè)計(jì)專門的充電管理電路來(lái)控制

2、航天器鋰離子電池的充電過(guò)程。鋰離子電池充電關(guān)鍵技術(shù)用鋰離子電池替代鎘鎳、氫鎳電池不能套用簡(jiǎn)單的“即插即用”方式，這是因?yàn)殇囯x子電池與鎘鎳、氫鎳電池有一個(gè)最大的不同點(diǎn)：鋰離子電池嚴(yán)禁過(guò)充電。因此，必須結(jié)合鋰離子電池特性設(shè)計(jì)新的充電管理電路。鋰離子電池充電管理電路的關(guān)鍵點(diǎn)（與鎘鎳、氫鎳電池充電管理電路主要不同點(diǎn)）主要包括兩方面：充電方式和均衡充電。在工程應(yīng)用中，鋰離子電池單體或由單電池并聯(lián)組成的電池模塊必然要串聯(lián)成電池組，故必須考慮充電過(guò)程

3、中各電池單體或電池模塊的失衡現(xiàn)象，而且隨著時(shí)間的推移，這種失衡現(xiàn)象會(huì)愈加嚴(yán)重，嚴(yán)重影響電池壽命和可靠性，因此均衡充電也是鋰離子充電的關(guān)鍵技術(shù)。1恒流恒壓（TAPER）型充電控制在采用鎘鎳、氫鎳電池的衛(wèi)星電源系統(tǒng)中，基本上都采用恒流充電方式，當(dāng)達(dá)到VT曲線、電子電量、壓力、第三電極等控制方式的控制點(diǎn)時(shí)停止充電，完成一個(gè)充電過(guò)程。鋰離子電池不適合采用這些充電控制方式，因?yàn)檫@些充電方式不能保證鋰離子電池的充電終壓始終限定在規(guī)定的范圍內(nèi)，即使充

4、電終壓有保證，往往是到達(dá)充電終壓后立即停止充電，而鋰離子電池在到達(dá)充電終壓后仍然需要補(bǔ)充30%左右的電量。從鋰離子電池多年發(fā)展來(lái)看，恒流恒壓充電控制是最普遍、最適合采用的充電控制方式。在此方式下，充電器首先對(duì)鋰離子電池進(jìn)行恒定電流充電，這時(shí)電池電壓逐漸抬高，當(dāng)電池電壓達(dá)到設(shè)定值時(shí)進(jìn)行恒定電壓充電，這時(shí)充電電流近似指數(shù)規(guī)律減小，所以這種充電方式也稱為TAPER型充電控制。圖1旁路式鋰離子電池充電控制電路2均衡充電技術(shù)航天用鋰離子電池必須采

5、用均衡充電技術(shù)，這種觀點(diǎn)在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)得到完全認(rèn)同。均衡3分段式充電控制單電池循檢比較電路采樣單電池電壓，任何一只單電池電壓超過(guò)設(shè)定值，或門電路就會(huì)產(chǎn)生個(gè)一過(guò)壓信號(hào)，通過(guò)鎖定電路斷開一路充電陣，使得充電電流減小13，當(dāng)再次產(chǎn)生一個(gè)過(guò)壓信號(hào)時(shí)關(guān)掉第二個(gè)充電陣，直至關(guān)掉最后一個(gè)充電陣。當(dāng)脈沖負(fù)載來(lái)臨或者進(jìn)入地影期時(shí)，解鎖電路產(chǎn)生解鎖信號(hào)，使得充電控制電路能夠進(jìn)行下一個(gè)充電過(guò)程。很顯然，當(dāng)恒壓充電時(shí)，充電電流不是近似指數(shù)規(guī)律，而是階梯型逐級(jí)遞減

6、。分段式鋰離子電池充電控制電路見圖3。圖3分段式鋰離子電池充電控制電路4單電池峰值電壓限制型線性充電控制單電池循檢電路分別采樣各個(gè)單電池電壓，經(jīng)過(guò)或門電路取出單電池電壓最大值，經(jīng)過(guò)信號(hào)變換電路送入限壓控制電路，限壓控制電路通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)整功率管的阻抗控制鋰離子蓄電池組中的單電池電壓。當(dāng)任一只單電池電壓都未到達(dá)設(shè)定值時(shí)，太陽(yáng)電池陣以相對(duì)穩(wěn)定的電流通過(guò)限壓控制電路中的功率管對(duì)鋰離子蓄電池組充電，功率管的阻抗接近于零；當(dāng)任一只單電池電壓到達(dá)設(shè)定值