为锂离子电池并联充电

电器工程 电池 电池充电 锂离子
2022-01-17 22:12:20

我想对我在这里的设置发表一些意见,以确保我掌握了正确的基础知识。

我有一个基于 MCP73113 的锂离子电池充电电路。这被设计为单节电池充电器。

电池本身(3.7V,650mAh)带有自己的PCB,带有肖特基二极管和电流调节器作为保护。编辑:不是肖特基二极管。限流器和保护IC。

按照设计,它们可以很好地协同工作。

我有更多来自同一制造商的电池,并希望通过将两个电池并联来制造更高容量的电池组。这两个电池都有自己的 PCB,但我只保留了其中一个,因为我将它们的引线焊接在一起。它似乎可以工作,它们就像普通电池一样充电和放电(3.7V,现在是 1300 mAh)。

但是,并非我制作的所有包都能顺利运行,每 10 个包中我的故障率为 2 个。它们都正常启动,但偶尔当电池一段时间未充电或用完时,它们往往不再工作。到目前为止,只有 1 包我发现电压不同(现在都低于 2V,也就是死了)。

我认为我的方法不是确保 100% 成功率的正确方法,所以我想知道如何解决这个问题。我研究的所有控制器都是为多个串联的电池设计的,而不是并联的。我从根本上错过了什么吗?

4个回答

基本位[未在其他答案中明确提及]是[所有帐户]匹配电池的内部电阻。根据卖家的说法,这只能在工厂可靠地完成。

麻省理工学院的研究人员也对此进行了研究,并量化了电阻不匹配的影响:

与内部电阻非常相似的两个并联电池相比,并联循环的两个电池之间 20% 的电池内阻差异可导致循环寿命缩短约 40%

而且由于您可能对自己测量此内部电阻感兴趣,因此他们对 2.2 Ah 电池是这样做的:

内部电阻是在 50% 的充电状态 (SOC) 下用 15 秒的 40 A (17C) 直流脉冲测量的。虽然没有普遍接受的测量锂离子电池内阻的标准,但我们选择了这种电流和时间曲线,因为它与混合动力汽车和电动工具中这些电池的占空比有关。Schweiger 等人提供了几种锂离子电池内阻方法的比较。[3]。15 秒的电流脉冲可以显示传质限制反应的影响。较长的延迟时间会导致电池明显的自热,从而影响测量的内阻。此 17C 放电速率在此高功率电池的指定额定值范围内,即 32C 连续放电和 55C 10 秒峰值。特性测试是在 25 摄氏度的背景室温下对裸电池进行的。电阻最大和最小电阻之间的电阻差异为 24.7%。同一批次电池(17C 连续放电电流下的一个完整放电循环)的最大容量差异为 3.6%。出于本实验的目的,初始容量的差异与内部电阻的差异相比可以忽略不计。

[3] H.-G. Schweiger, O. Obeidi, O. Komesker, A. Raschke, M. Schiemann, C. Zehner, M. Gehnen, M. Keller, P. Birke, Sensors 10 (6) (2010) 5604e5625, http://dx. doi.org/10.3390/s100605604

电池并联是专业电池组制造商的常见做法,因此没有任何问题。专业人士所做的是,他们从同一个盒子(同一批货,同一批)中的电池组装成组,公差非常小。这样,您甚至可以获得带有串联电池(例如 3s1p)的电池组,其中电池电压在电池组的整个生命周期(几年)内保持紧密匹配 - 当然无需平衡。这是一个相当可观的成就,您可以自己计算电池可以有多少自放电差异,以免出现明显的不平衡。

您的情况要简单得多(1s2p),所以我猜您使用的是低质量的电池。以上仅适用于高品质电池(松下、三星等),很多像售后相机电池中使用的“无名”电池都是垃圾。你用的是哪些细胞?

只要处于完全相同的状态,并联的锂离子电池就可以很好地工作。如果一个电池退化,它将导致其他电池缓慢放电,以补偿退化的电池将具有的较低电压。您的电池组将不可避免地具有较低的容量,并且在充电时会出现问题(坏电池可能会过热,甚至引发火灾,而其他电池将无法达到 100% 充电)。

作为一个好的做法,将单个电池充满电,然后将它们放电到 80% 左右(每个电池使用相同的负载和相同的时间间隔),然后让它们稳定一段时间(几个小时是非常安全的,但至少 15 分钟就可以了)。然后测量它们的电压,并从彼此比较电压最接近的那些中制作一个包。例如,如果您有 5 个电池,并且需要制作 3 个电池组,并且它们显示 3,8、3.92、3.93、3.95、4.01,则将 3.8 和 4.01 排除在电池组之外。这意味着第一个状态不佳,最后一个状态良好,其他 3 个都可以使用。

可能只是在深度放电的电池组上,初始电流消耗看起来像是充电器的短路或故障电池,尝试在电池开始充电时将一个低阻值电阻与电池串联,并允许电池电压在移除电阻器并允许恢复正常充电之前上升一点,我购买的许多二手笔记本电脑出于这个原因拒绝为电池充电(由于放置数月未使用而导致深度放电),但在直接连接到每个电池并放一点之后几乎所有的电池充电后都会正常充电,经过几次充放电循环后容量通常会恢复到良好水平(注意前几次放电不要太低)