電池組的均衡原理

圖為目前所用的電池組的均衡電路。Cell1和Cell3表示電池，(R1，T1到(R3，T3為均衡電路。此處假設(shè)晶體管T1、T2、T3以及電阻R1、R2和R3為電池監(jiān)測器的外部元件，實(shí)際上可以將它們集成在電池監(jiān)測器中，但考慮到面積和功耗問題，T1、T2和T3的體積必須縮小。將這些晶體管集成到芯片中可將均衡電流降低到10mA以下，延長失配電池的均衡時(shí)間。此外，為避免電池監(jiān)控器內(nèi)部發(fā)熱引起A/D轉(zhuǎn)換器和模擬調(diào)整電路性能退化而產(chǎn)生錯(cuò)誤測量結(jié)果，每次應(yīng)當(dāng)只對一個(gè)電池進(jìn)行均衡。

例如，假設(shè)在電池組放電過程中對Cell1進(jìn)行均衡，此時(shí)充電器斷開，晶體管T2和T3保持關(guān)斷，T1導(dǎo)通。電池組的電路連接如圖3所示，圖4是其戴維寧等效電路。從等效電路中可得出晶體管T1構(gòu)成的Cell1 放電路徑并沒有從Cell2和Cell3吸收電流的結(jié)論。因此，晶體管T1只對Cell1進(jìn)行放電。同樣，T2和T3也只分別對Cell2和Cell3放電。 另一方面，Cell1的放電路徑與負(fù)載電阻有關(guān)。如果負(fù)載電阻比R1+T1高，那么大部分放電電流會(huì)經(jīng)過功率晶體管T1。然而，如果負(fù)載電阻較低，部分放電電流便會(huì)經(jīng)過負(fù)載，從而降低了均衡效率。 電池組均衡等效放電電阻的計(jì)算公式為：

為減少放電時(shí)間，功率晶體管的導(dǎo)通電阻必須非常小，同時(shí)R1電阻也必須盡可能小。通常負(fù)載電阻與系統(tǒng)有關(guān)，難以控制。建議選用阻值高過R1+T1的負(fù)載電阻，這樣大部分放電電流會(huì)經(jīng)過功率晶體管而不是負(fù)載。由于負(fù)載電流微乎其微，或者根本沒有，因此首次調(diào)整時(shí)的效率會(huì)比較高。 典型的初始化調(diào)整時(shí)間可長達(dá)18小時(shí)。如圖5所示，如果在充電過程中進(jìn)行電池均衡，則充電器提供的電流為lcharge，而 lcharge ='charge+lload。電池的實(shí)際充電電流為I'charge，并在負(fù)載電阻斷開時(shí)得到最大值。然而，如果在充電階段接入了負(fù)載電阻，部分充電電流便會(huì)流經(jīng)負(fù)載。在Cell1的均衡過程中，'charge=l1+12，12相對于11的大小與功率晶體管T1和電阻R1的阻值之和有關(guān)。