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锂离子电池组监控体系研究与完成 ― 锂离子电池监控体系基础研究

2.1锂离子电池技术锂是世界最轻的金属,是1990年由日本索尼公司首先推向市场的新型高能蓄电池,它所构成的电池具有非常多的优点:⑴高容量,高密度。锂

2.1锂离子电池技能

锂是国际最轻的金属,是1990年由日本索尼公司首要推向商场的新式高能蓄电池,它所构成的电池具有十分多的长处:

⑴高容量,高密度。锂电池的输出电压近4V,是单节镍镉、镍氢电池的3倍,能够比镍氢电池存储更多的能量;

⑵尺度小,重量轻;

⑶无回忆效应。锂电池不需求定时放电,不论剩余电量多少,都能够进行充电,十分便利;

⑷自放电率小,循环寿命长。锂电池自放电率为每月2%~5%,而镍镉,镍氢等电池自放电率到达20%;

⑸充放电寿命长。通过500次重复充放电后,其容量至少相当于新电池的70%以上。锂离子蓄电池是绿色蓄电池,不会因抛弃形成污染,尽管现在价格比较贵,跟着技能进步以及生产规模的扩展,仍有较大降价空间。

锂电池是当今各国能量存储技能研讨的热门,首要会集在大容量、长寿命和安全性三个方面的研讨。锂电池中,锂离子在正负极资料晶格中能够自在分散,当电池充电时,锂离子从正极中脱出,嵌入到负极中,反之为放电状况,即在电池充放电循环进程中,借助于电解液,锂离子在电池的南北极间往复运动以传递电能。

可是锂电池也有其本身的缺陷,锂电池在运用进程中,易受到过充、过放和短路等现象的影响,然后发生危害。其电池的充电电压有必要进行严厉约束。最低放电电压为2.7~3.0V,如再继续放电则会损坏电池。锂离子电池以恒流通恒压方法进行充电。选用大电流充电至4.2V时,充电器应立即转入恒压充电,充电电流逐步减小。为防止过充电或过放电,锂离子电池不只在内部设有安全组织,充电器也有必要采纳安全保护措施,以监测锂离子电池的充放电状况,因而锂电池需运用专用的充电器。别的,锂电池价格比较贵重,影响锂电池的运用。

2.2锂离子电池特性

锂离子电池的首要作业特性:

2.2.1锂电池的充电特性

电池的充电进程是一个杂乱的电化学改变进程,其杂乱性表现为:

(1)多变量影响充电的要素许多,比如极板、电介质的浓度、极板活性物的状况、充电环境温度等等,都对蓄电池所能接受的最大充电电流有直接的影响。

(2)非线性在电池充电的进程中,一般不能只用简略恒流或恒压充电方法,由于充电电流在充电进程中会呈现非线性的改变,其电流值会随充电时刻呈指数规则下降。

(3)杂乱的电化学性通过屡次的充放电后,电池的充放电才能将呈现很大的不同,电池的容量将会不一致,即使是同一类型的电池也是相同。

针对曾经这些杂乱的现象,在现在,提出了一种有用的充电方法—恒流通恒压的充电方法。当电池容量比较低时,该充电方法首要选用恒流充电,例如额外容量为2000mah的电池充电,选用2A电流充电,大约40分钟电池电压就能上升到设定值(4.2V),然后转入恒压方法充电,便是电压保持4.2V,这时充电电流会敏捷下降。在恒压充电期间,对电压精度的要求很高,有必要保持在4.2V±42mV的规模内,也便是说差错不能超越1%.假如不操控电压值,使电压上升到4.5V的话,会对锂电池形成永久性的危害。在这个期间,充电电流也会逐步减小到一个规模,以小电流继续对电池充电,最终使电池容量到达额外值。这个进程大约继续80分钟就能充溢。假如选用1A电流充电,大约100分钟电池电压上升到4.2V,约2.5小时充溢电。挑选的充电电流不同,可是都能充溢,便是花费时刻长短问题。

恒流通恒压的充电方法能使电池到达满充状况,并且不危害电池,大大提高了电池的运用寿命和功率,现在成为锂电池最首要的一种充电方法。

2.2.2充放电电流特性

在对锂电池进行充放电时,需求考虑其充放电的最大电流,尤其是放电电流,当锂电池的放电速率超越2C时(C为电池的容量),会使锂电池的温度急剧升高,然后严峻发热,会对锂电池的内部形成损坏,影响其运用寿命。在对锂电池充电时,其充电速率最好在0.25C~1C的规模内,当充电电流过大时,需求实时监测温度,以防温度过高。

2.2.3最佳作业温度环境

温度对锂电池的容量有很大的影响。尽管锂电池的运用温度规模能够在-20℃~60℃之间,可是当温度过低或过高都会影响到锂电池的放电容量。试验标明:当放电速率为0.2C时,环境温度为25℃时,可放出额外容量;当环境温度为-10℃时,电池容量下降约5%,当环境温度为-20℃时,电池容量下降约10%.由此可见,环境温度为25摄氏度时,是锂电池的抱负作业温度,在这个温度下,电池能发挥它的最大功能。

2.2.4自放电率

一切电池在开路的情况下会呈现正负极自放电,这会使电池的容量下降。可是锂电池的自放电率十分小,远远低于镍镉电池、镍氢电池。

2.2.5电池运用寿命

经试验标明,锂电池的运用寿命远远大于其他电池,其充放电次数为600-1000次,而镍镉电池、镍氢电池的充放电数一般为300-600次。锂电池的充电次数具体视充电周期而定,一个充电周期意味着用完电池的一切电量,但并不等同于充一次电。例如,能够只用了一半的电量,然后又为它充溢电,再用了一半的电量,然后又为它充溢电,这只能算作一个充电周期,而不是两个,因而,你或许要花几回完结一个周期。每完结一个充电周期,电池容量就会削减一点。

2.3锂电池充电办理

在锂电池监控办理体系中另一个重要部分便是对锂电池的充电办理。现在来说,首要存在两种充电形式,一种是恒流恒压的充电形式,另一种是脉冲电流充电的形式。依据这两种充电形式,现在首要存在三种充电方法:线性充电方法、开关充电方法和脉冲充电方法。其间,线性充电和开关充电选用的都是恒流恒压的充电形式。

2.3.1线性充电方法

线性充电方法首要运用于对噪声灵敏的无线设备,其长处是本钱最低,杂乱度最小,一起在三种方法中其传导和辐射搅扰是最小的。可是这种充电方法有一个很大的缺陷,便是功率损耗较大。根据线性充电方法的这些优缺陷,这种充电方法在小功率便携设备充电计划中具有很大的商场。线性充电方法检测电池电压来决议其充电状况[26]。当电池电压小于某阈值电压时,处于预充电状况,此刻以较小的电流对电池进行充电,预充电使电池电压到达阈值电压后,进入稳定电流充电的快速充电状况,充电电流能够调整。稳定电流充电使电池电压上升到稳定电压充电电压(一般为4.2V)后,进入稳定电压充电状况。在稳定电压充电状况下,充电电流将逐步减小。当充电电流小于某阈值时,充电完毕。充电完毕后,对电池电压进行监控,当电池电压小于阈值时,对电池进行再充电,进入下一个充电周期。

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