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串联连接电池的有源平衡解决方案

串联连接电池的有源平衡解决方案

点击数:7466 次   录入时间:03-04 11:44:59   整理:http://www.55dianzi.com   解决方案

  LTC3300 中的每个平衡器都采用非隔离式、边界模式同步反激式电源级,以实现对每一节电池的高效率充电和放电 (参见图 5)。6 个平衡器中的每一个都需要自己的变压器。每个变压器的“主”端跨接在接受平衡的电池上,“副”端跨接在 12 节或更多相邻电池上,包括接受平衡的电池。副端上电池的数量仅受外部组件击穿电压的限制。在相应的外部开关和变压器调节范围内,电池的充电和放电电流可由外部检测电阻器设定为高达 10 安培以上的值。通过主端和副端组件进行的排序和 IPEAK / IZERO 电流检测取决于平衡器是否启动以给电池充电或放电。高效率是通过同步工作以及组件的恰当选择实现的。每个平衡器都是通过 BMS 的系统处理器启动的,而且平衡器将保持启动状态,直至 BMS发出停止的命令,或指示检测到故障。

    平衡器效率事关紧要!

  电池组面对的大敌之一是热量。高环境温度会快速缩短电池寿命并降低其性能。不幸的是,在大电流电池系统中,平衡电流也必须很高,以延长运行时间或实现电池组的快速充电。如果平衡器的效率不高,就会在电池系统内部导致不想要的热量,而且这个问题必须通过减少能在给定时间运行的平衡器之数量来解决,或通过采用昂贵的降低热量方法来应对。如图 6 所示,LTC3300 在充电和放电方向实现了 >90% 的效率,与具备相同平衡器功耗、效率为 80% 的解决方案相比,这允许平衡电流提高一倍多。此外,更高的平衡器效率允许更有效地重新分配电荷,这反过来又可产生更有效的容量恢复和更快速的充电。LTC3300 在充电和放电方向实现了 >90% 的效率

  局部电池负责完成大部分的平衡工作

  整个电池组内的电荷转移是通过使副端接线交错 (如图 7 所示) 来实现的。以这种方式进行交错将允许电荷在任何一组电池 (6 节) 与一组相邻电池之间来回转移。请注意,相邻的电池在电池组中既可以位于上方也可以位于下方。当优化某种平衡算法时这种灵活性是有帮助的。关于任何交错式系统存在着一种常见的误解:将电荷从一个非常高电池组的顶端重新分配至底端其效率一定是极低的,这是因为将电荷从电池组顶端移至底端需要进行大量的转换。然而,如图 7 中给出的实例所示,大多数平衡只是通过在与那些需要电荷平衡的电池最靠近的电池之间的电荷重新分配来完成的。含有 10 个或更多电池的副端电池组使得一个电荷不足的电池 (若不补充电荷则其将限制整个电池组工作时间) 简单地通过运行一个平衡器就能恢复其“丢失”容量的 90% 以上。因此,利用 LTC3300的交错式拓扑将无需把电荷从电池组的顶端一路转移至底端,大多数的平衡工作都是由相邻的局部电池完成的。

整个电池组内的电荷转移是通过使副端接线交错

 

  安全是第一位的

  除了提供卓越的电气性能,LTC3300 双向有源平衡器还提供众多安全功能,以防止平衡时出现差错,并保持最高的可靠性。数据完整性检查 (对所有传入和传出的数据、看门狗定时器、数据回读等进行 CRC 校验) 防止平衡器响应无意间发出或错误的命令。可编程伏-秒箝位确保在平衡时的电流检测故障不会导致电流失控情况。逐节电池的过压和欠压检查以及副端过压检测可防止在平衡时突然发生的电池线束故障而导致损坏电路。

  这些特性使 LTC3300 能在串连连接的电池系统中提供高性能和可靠的有源平衡。随着这类系统中的电池老化或需要更换,日益重要的是补偿所产生的电池容量失配,以防止进一步影响运行时间、充电时间或电池组的寿命。LTC3300 专门用来应对这种挑战,能使设计师实现全新的安全性和充电效率。



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