鋰離子蓄電池組均衡電路的自放電補償方法

摘 要：目前鋰離子蓄電池組均衡方式主要采用單體并聯功率電阻的方式。但由于額外引入了單體電池電壓采樣電路，造成單體電池自放電不一致。本文介紹了一種鋰離子蓄電池組均衡電路的自放電補償方法。

關鍵詞：均衡；自放電；補償

鋰離子蓄電池組具有比能量高、平均放電電壓高、自放電小、無記憶效應、循環壽命長等特點。在實際工程應用中，鋰離子蓄電池組是以組合形式工作的。組合的蓄電池組經過多次的循環充放電后，會產生離散現象，也就是單體電壓不均衡。這給衛星長壽命工作埋下了隱患。為此，均衡電路設計是必要的。

經過變換的各節單體電壓傳輸到下位機。下位機將各節單體電壓與電壓最低一節單體進行比較，將差值大于80mV的單體接通功率電阻進行放電，直到電壓差值小于40mV斷開，從而達到單體電壓一致的目的。

目前鋰離子電池均衡方式主要采用單體并聯功率電阻的方式，通過控制功率電阻接入時間達到單體電壓一致的效果。

由于每節單體連接的電壓采樣電路的阻抗不同，每節單體的自放電電流會有所差異，長期擱置會導致單體電池由于電壓采樣電路造成的電壓差異。通過在鋰離子電池單體兩端并聯匹配電阻使每節單體的自放電電流達到一致。

一、均衡電路原理

圖1為均衡電路自放電原理圖：

圖1中，R為均衡功率電阻，J1-Jn為均衡開關，I1～In為單體電池自放電電流，R1～Rn為單體電池電壓采樣電路電阻網絡等效電阻，F為單體電池電壓采樣放大電路，A為軟件判讀。

設鋰離子單體電池電壓為Vc，共n節單體，每節單體自放電電流計算如下：

由公式（1）～（n）可知，I1二、補償方法

圖2為均衡電路接入匹配電阻后原理圖：

若要達到每節單體自放電電流一致，則需并聯匹配電阻后每節單體自放電電流為In。匹配電阻Rm1～Rmn-1選取方法如下：

通過上述公式可知，在單體1至單體n-1兩端并聯匹配電阻Rm1～Rmn-1，可使n節單體自放電電流同為In，達到了單體電池自放電一致的目的，消除了由于額外引入單體電池電壓采樣電路造成的單體電池自放電不一致的問題。

三、結論

本論文有效解決了鋰離子蓄電池組由于額外引入單體電池電壓采樣電路造成的單體電池自放電不一致的問題。此方法體積小，重量輕，實現簡單，可靠性高。并已在工程型號中應用。

參考文獻：

[1] 李國欣.航天器電源系統技術概論[M].中國宇航出版社.

[2] 童詩白.模擬電子線路基礎[M].第四版.高教出版社.

作者簡介：

薛萊（1982-），女，本科，工程師，主要從事航天電源研究。