磷酸鐵鋰離子電池平衡充電的研究現(xiàn)狀

單鋰離子電池之間的容量差異是造成單電池充放電過度的根本原因。解決辦法之一是給電池組均勻充電。目前，對平衡充電的研究重要集中在兩個方面:一是平衡充電電路拓撲結(jié)構(gòu)的設計，二是平衡控制策略的研究。目前的研究重點是平衡充電電路的拓撲設計，重要包括電阻放電平衡法[5.19.20]、開關(guān)電容法2122]、開關(guān)電感法232]、雙向dc-dc變換器法p7-29]、多繞組變壓器法0-31]、分布式平衡法[B2.3]。同時，各大半導體公司還推出了平衡控制集成芯片及配套解決方法，如Atmel公司推出的ATA6870、ATA6871鋰離子電池并聯(lián)電阻并聯(lián)放電平衡方法、TI公司2010年推出的BQ78PL1114、BQ76PL102開關(guān)電感法平衡方法等。

電池組充電均勻

文獻[6,30,34-35]綜合分析了各種方法的優(yōu)缺點，發(fā)現(xiàn)如下問題:1)平衡時間是一個常見而嚴重的問題，大部分持續(xù)數(shù)小時;2)大多數(shù)現(xiàn)有的均衡技術(shù)基于電池電壓平衡,由于單體電池容量差異的存在會使每個單體電池充電和放電電壓的外部特點,尤其是在后期單體電池單體電池電壓上升更快,利用電池電壓,電池一致性準則之外的平衡判據(jù)不穩(wěn)定的問題。同時，研究表明，該方法對平衡前后電池的有效容量的新增沒有明顯的效果。3)實用性差，電路設計不能考慮電動汽車的運行工況，不能隨著電池的新增而擴展電池的串聯(lián)和模塊化。

綜上所述，有關(guān)動力鋰電池均衡充電的研究還存在很多問題。平衡時間的縮短、電池組一致性評價標準、平衡充電控制策略等方面的研究有待進一步深化和完善。

鋰離子電池保護的研究現(xiàn)狀

鋰離子電池的安全性最終取決于鋰離子電池材料的熱穩(wěn)定性。單電池的不一致性使得鋰離子電池在并聯(lián)或串聯(lián)使用時的熱穩(wěn)定性尤為突出。由于鋰離子電池的材料特性，它對過熱更加敏感，因此研究鋰離子電池的保護電路就顯得尤為重要。

目前，在電池產(chǎn)品的設計和應用控制方面采取了一些措施。根據(jù)電池過度充電的阻力性能的分析,發(fā)現(xiàn)電池陰極材料抵抗越強過度充電性能相應的電池過度充電阻力性能將更強,因此,為了提高鋰離子電池過度充電的阻力性能,一方面,電池在產(chǎn)品設計的過程中采用PTC(B8),排氣/CID和其他安全設備,采用抗過充B9.40的正極材料，采用熱封膜，采用具有PTC效應的[4]電極，采用電壓敏感膜

[42]或過充添加劑[434]。一方面，為了防止鋰離子電池的過度充放電，保證電池使用的安全性，在實際應用中，單個電池和電池組都裝有保護電路，并采用專門的充電管理系統(tǒng)。各大半導體公司也相繼推出了鋰離子電池保護集成管理芯片，如TI公司的bq77910、凹凸技術(shù)的OZ890等。這種方法直接有效，但并非萬無一失。特別是關(guān)于使用高壓電動汽車，如比亞迪即將推出的秦牌第二代雙模電動汽車，其電壓水平已高達500V，電池數(shù)量有多少數(shù)百個，而且任何單個電池管理失控都可能帶來嚴重的安全問題。

此外，單個電池管理電路的能耗也逐漸成為電池保護中要考慮的問題。針對單電池管理電路的能耗問題，在單電池管理電路中進行了低功耗設計，實現(xiàn)了對單片機的電壓、溫度等參數(shù)的檢測。