锂离子电池 均衡和保护的关系研究

仅有保护的情况

由于电池组内单体电池间的差异，在串联充放电时特性会有所不同，所以需要保护。有了保护，使用的安全性才有保障。

但同时引入了一个新问题：总体电压不能反映单节电池的电压。假设总体电压Vall为28.0V，过充电保护检测电压Vmaxi(i=1-7为4.2V，并且有3节已经处于充电保护状态；这时由(1)式，可以很容易计算出剩下的4节电池平均电压为3.85V，还可以继续充电，所以就不能以28.0V作为标志来从总体上终止充电。进一步分析，29.4V也不能作为标准。因为以29.4V作为标准意味着7节电池都处于充电保护状态，一旦某一节到不了4.2V，就会形成死循环。综上可知，充电的终止标志无法明确给出，应该比29.4V小，下限由正常工作的电压决定。

在本文里，采用了MM1414的方法[1]，对七节电池进行了保护(见图2)。

采用图2的保护电路，得到的测试结果示于表1。

仅有均衡的情况

均衡的作用是使各单体电池的当前电压趋干一致[2]。实现了均衡，总体电压就可以作为一个终止充电的标志。均衡在这里是电压均衡，其实电压并不能线性反映电池容量的变化，所以这样的均衡最终只是实现了所有电池电压的接近一致性，而不是电池容量的一致性。另一方面，即使容量相同，其充放电特性也不会完全一致，这也会造成均衡的不协调性。

在本文里，采用平均电压均衡法，对七节电池进行处理，如图3。

采用图3的电路，得到的测试结果见表2。

既有保护又有均衡的分析

经过上面的分析，对于锂离子电池组，均衡和保护都是必要的。所以，在本文里最后把保护和均衡同时做到一个电路里，得到的实验结果，是比较理想的。

一方面，均衡基本上可以使个单体电池的电压趋于一致，不存在某一单体电压太高或太低的情况；另一方面，保护使得电池组整体系统更可靠，更安全。

结语

本文着重分析了锂离子电池组的均衡和保护的关系，并通过实验验证，均衡和保护都有其相应的作用，只有加以合理的应用，才可能在总体上达到一个比较好的效果。