锂电池管理电路摸爬滚打记（20）（原创）

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锂电池管理电路摸爬滚打记（20）（原创）

作者：power 来源：网络点击：日期：2007-09-03

锂离子电池管理电路摸爬滚打记（20）（原创，请勿转载）
作者：Azhu
    在谈论具体的电路之前，我们先要对锂离子电池串并联的组合有所了解。锂离子电池在串并联组合应用时的情况，会比单个锂离子电池的使用情况要复杂得多，由于电芯之间的不一致性，比如容量不同、剩余容量不同、衰减寿命不同，自放电率不同、内阻不同、电路对不同串联位置电芯的耗电不同，这些差异都会使电芯在组合后的使用中造成一些问题，其中最大的问题在于使用容量上的减少，其次是可能造成安全上的问题，而随着电池充放电循环次数的不断增加，其问题会越来越严重，直至电池组无法使用。
    举个简单的例子来说，两个锂离子电池即使容量完全相同，但是剩余容量不同（比如其中一个为80%，另一个为60%）的电池串联在一起使用，在充电时，前者会先充满，接着被过充电，然后进入过充电保护状态，而后者永远也无法被充满。在放电时，后者会先被放空，接着被过放电，并很快进入到过放电保护状态。这样，整体电池组的容量会远小于电池的额定容量值。而又由于荷电状态不同的电池，它的自衰减寿命是不同的，这会进一步加大不一致性。
    因此在电池进行串联组合时，如果所采用的电路中未带有任何平衡功能，在串联组合之前，首先必须对电芯进行容量的分选，其次必须将电芯充电至相同的剩余容量，并剔除出自放电率过大和内阻过大的电芯，在做严格的分选后，才能将一致性较相同的电芯串联组合在同一个电池组中。我们曾做过试验，如果将单个循环寿命为500次（500后剩余容量为80%），但一致性较差的电芯组合在一起，进行循环寿命测试，电池组的循环寿命只有100次左右，而容量也下降到初始容量的60%。因此在将一致性相差较多的电芯进行组合时，平衡电路是必须的，至少需要充电平衡。
    曾经有一个客户，让我的公司为它提供2节串联的锂离子电池充电电路，用于给他们公司自产的2串锂离子电池充电，他们用充电器对电池进行充电，并检测电池所能放出的容量，发现大多数电池的容量都远低于电池的额定容量，因此他们认为是我们的充电器没有将电池充满，要求我们改进充电器。为此我们将客户所提供的电池进行了分析，发现不少电池组的过充电保护电压低于8.3V，过放电保护电压高于6V，这样电池组在充电过程中还没有进入恒压阶段就会进入过充电保护状态，本身就是无法充满的，而放电时也放不到截止电压就进入过放电保护状态了。
    客户所用的锂离子电池保护电路是采用精工S-8232的典型应用电路，电路图如下图所示：

    这个锂离子电池保护电路本身并没有任何问题，问题是客户将不同剩余容量的电池串联在一起，从而产生了如前文所述的这类问题。我们在电池组进入过充电保护时，测量了一下内部电芯的电压，其中一节是4.32V，另一节是3.98V。在电池组进入过放电保护时，测量了一下内部电芯的电压，其中一节是2.33V，另一节是3.68V。很明显，这是电池在组合时随意装配而导致的问题。我们将详细的分析报告反馈给了客户，得到了客户的认可，在客户将电池改善后，该问题得以解决。
    有些客户为了降低成本而获得产品竞争力（这在国内是很常见的），总是选择较低价格但一致性很差的电芯进行串并联组合，在这种条件下，平衡电路（至少是充电平衡电路）是必不可少的。有没有办法用最低的成本实现最简单的充电平衡电路呢？这是许多厂家也在思考的问题。
    （待续）

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