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有源电池平衡技术帮助增加大型锂离子电池组供电能力
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2017-12-01
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一些消费类应用要求单锂离子电池（如手机），或者需要三节串联和两节并联电池（如笔记本电脑）。这就引发了对更高功率、更高容量以及更加稳健电池组的需求。串联安装电池可以提高电压，而并联安装的电池则可以增加容量。这些电池组数量不一，从笔记本电脑使用的六节电池到电动汽车中使用的数百节电池，这给电池设计人员带来许多新的设计困难。
这些大容量电池需要先进的管理来确保获得高品质的设计。我们必须考虑合适的温度、电压和电流测量。随着锂离子电池组越来越大型，要求更多地关注散热管理、电池组可靠性、电池使用寿命和电池平衡。实际上，随着电池组中所需电池数量的增加，电池单元之间的温度、容量和串联阻抗差异成为一个重要问题。本文将主要讨论这些差异带来的影响，以及如何在电池设计中控制这些差异。
问题：电池状态不匹配
电池的作用是为其主机存储和提供能量。我们想尽可能多地向（从）电池组存储和获取能量。妨碍多节电池组完成这一工作的主要方面是电池阻抗。让我们来看一看其是如何影响向电池主机供电的。
在锂离子电池组中，存在一些允许每节串联电池达到的预定义电压最小值和最大值。这是一种由电池组中IC控制的安全特性，请参见图1A。只要每一节电池均保持在过压和欠压断开范围之间，则该电池组便能够放电和充电。如果一节电池达到上述任何一个阈值，则整个电池组便会关闭（欠压），从而让主机本应可用的电池组处于无法充电状态（请参见图1B）。另外，它不允许充电器向电池组充入应有的大量能量（请参见图1C）（过压）。
图1：电池不平衡对于电池容量使用的影响。
电池不平衡的原因有很多：
* 非均匀热应力
* 阻抗变量
* 低电池容量匹配
* 化学差别
这些大容量电池需要先进的管理来确保获得高品质的设计。我们必须考虑合适的温度、电压和电流测量。随着锂离子电池组越来越大型，要求更多地关注散热管理、电池组可靠性、电池使用寿命和电池平衡。实际上，随着电池组中所需电池数量的增加，电池单元之间的温度、容量和串联阻抗差异成为一个重要问题。本文将主要讨论这些差异带来的影响，以及如何在电池设计中控制这些差异。
问题：电池状态不匹配
电池的作用是为其主机存储和提供能量。我们想尽可能多地向（从）电池组存储和获取能量。妨碍多节电池组完成这一工作的主要方面是电池阻抗。让我们来看一看其是如何影响向电池主机供电的。
在锂离子电池组中，存在一些允许每节串联电池达到的预定义电压最小值和最大值。这是一种由电池组中IC控制的安全特性，请参见图1A。只要每一节电池均保持在过压和欠压断开范围之间，则该电池组便能够放电和充电。如果一节电池达到上述任何一个阈值，则整个电池组便会关闭（欠压），从而让主机本应可用的电池组处于无法充电状态（请参见图1B）。另外，它不允许充电器向电池组充入应有的大量能量（请参见图1C）（过压）。
图1：电池不平衡对于电池容量使用的影响。
电池不平衡的原因有很多：
* 非均匀热应力
* 阻抗变量
* 低电池容量匹配
* 化学差别
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