電壓檢測電路對鋰離子電池組的影響

　　因為10只鋰離子電池組的最高電壓約為42V，對于運放來(lái)說(shuō)，已經(jīng)超過(guò)了最高電壓，所以在減法電路中采用了電壓衰減，然后進(jìn)行放大的方法。因為放大部分采用的都是相同的放大倍數，所以可以放到模擬開(kāi)關(guān)后，這樣整個(gè)檢測電路只需要一個(gè)放大電路，可以節省成本。

　　結果與討論

　　電池組循環(huán)壽命實(shí)驗

　　在實(shí)際使用過(guò)程中，為了保證10倍電壓衰減的精度，電阻R采用33kΩ (1%精度) 。因為高精度的大電阻需要專(zhuān)門(mén)訂做，而且貴。在實(shí)驗中電池組的性能出現了明顯的衰退，如圖2所示。在前52次循環(huán)(0.5C充放電) 中，電池組中，單體電池的放電截止電壓出現了很大的差異，隨著(zhù)循環(huán)的進(jìn)行，按次序“排隊”的現象比較明顯，而且在第30次循環(huán)左右，電池組還沒(méi)有放電到30V時(shí)，第1只電池的電壓就已經(jīng)處于過(guò)放電保護狀態(tài)，從而導致了電池組的放電終止，電池組容量突然減少。為了驗證是檢測線(xiàn)上的漏電流所導致的，52次循環(huán)后，把電池組中的第1只和第10只電池進(jìn)行交換后，繼續進(jìn)行循環(huán)實(shí)驗，結果發(fā)現：第10只電池的放電終止電壓稍有下降，而第1只的放電終止電壓有了很大的提高；由于原來(lái)的第1只電池不再處于過(guò)放電保護狀態(tài)，而使第2只電池處于過(guò)放電保護狀態(tài)。以上實(shí)驗說(shuō)明：在電壓檢測電路中有一定的漏電流存在，對此進(jìn)行了測量，結果如表1。

　　實(shí)驗分析

　　根據設計電路得出：

　　式(3) 中：In為第n根檢測線(xiàn)上的漏電流。當電阻R固定后，Vn+和Vn-越大，In越大，所以越是靠近電池組正極的檢測線(xiàn)的漏電流越大。

　　在充電過(guò)程中，回路中的充電電流經(jīng)過(guò)每一根檢測線(xiàn)，都要被電壓檢測電路分出去一部分電流，越接近電池組負極的電池，被分流的就越多，這樣在充電過(guò)程中，越靠近電池組正極的電池充電電流就越大。放電過(guò)程中也是同樣，越靠近電池組正極的電池放電電流越小。在整個(gè)循環(huán)中，靠近電池組正極的電池，充入的電量多，放出的電量少；而靠近電池組負極的電池充入的電量少，而放出的電量多，這就是造成電池組的不一致性的原因。隨著(zhù)循環(huán)的進(jìn)行，不一致性加劇，即使電池的初始狀態(tài)一致，因累加效應的存在，使電池組在循環(huán)的過(guò)程中因漏電流而出現不一致，盡管漏電流比較小，但是多根檢測線(xiàn)以及長(cháng)時(shí)間的累加，就會(huì )影響電池組的一致性。

　　改進(jìn)后的實(shí)驗

　　為了減小漏電流，試驗中采取增大輸入阻抗，即把電阻R變?yōu)?00kΩ(1%精度) ，因為大阻值電阻的精度偏差比較大，實(shí)驗結果表明：漏電流明顯減小。將修改后的電壓檢測電路，按照上述的電池組實(shí)驗制度做循環(huán)實(shí)驗。實(shí)驗結果與圖2相比，電壓檢測電路對電池組中單體電池的放電終止電壓的影響已經(jīng)小了很多，但是電池組中單體電池的放電終止電壓還是會(huì )出現按次序“排隊”的現象。

　　結 論

　　電路設計中，應該盡量減小因電路導致的電池組不一致，減小電壓檢測電路漏電流的方法有：①增加檢測電路的輸入阻抗，解決電阻對的匹配問(wèn)題，比較適合于串數比較少和容量比較大的電池組；②在檢測回路中加入控制開(kāi)關(guān)，減少漏電流的影響，但是這樣增加了電路的復雜性和成本，適合于串數比較多的電池組；③在電池組合的過(guò)程中，可使靠近電池組負極的電池的容量，稍大于靠近電池組正極的電池的容量，這樣有利于減小因電壓檢測電路所引起的電池組不一致。