锂电平衡充电器入门

乐迪radiolink · 发表于 2016-8-24 18:13

本帖最后由乐迪radiolink 于 2016-8-24 18:29 编辑

一、 锂聚合物电池（Li-polymer，又称高分子锂电池）

因为电解质采用固态或胶状相对锂电可以做成任意形状，单片3.7V，可以多片叠加串联来提高输出电压，目前无人机最多为6片叠加而成，简称6S锂电，其中单片电池也称电芯。

二、 电芯平衡问题

普通锂电标准电压是3.7V 最高电压不能超过4.2V。由于电芯之间差异，各片电芯之间电压不同，即平衡性问题，用放电线充电会出现有的电芯充满，其他未满导致总电压不够，因总电压未满继续充电将导致已经充满电芯过充，如下图。

三、 平衡充

为解决电芯不平衡问题，电池将每节电芯正负线引出，即平衡线。平衡充充电时除了接放电线外还要接平衡线用来检测和平衡。充电过程分充电态和平衡态。

1. 充电态

所有电芯都未充满，串充电流流经每块电芯。电流流向为：放电线正极 --S1--S2---S3--S4---S5---S6-地线。

2. 平衡态

当任意一片电芯满电时即进入平衡态，如下图，当电芯S3充到4.2V时电流通过平衡线到充电器内的平衡电阻旁路，电流流向为：放电线正极 --S1--S2---平衡线--旁路电阻(对应S3在充电器内)--平衡线--S4---S5---S6-地线。

四、 充电电流和平衡电流

1. 充电电流

当在充电态时充电电流为设置电流，如设置为20A充电，有效电流即为20A，全部被电池吸收。

2. 平衡电流

一旦进入平衡态，充满的电芯不能再充电，为了给其他未充满电芯继续充电不中断电流回路，电流将流过与满电电芯对应的旁路电阻（充电器内由开关控制），此时旁路电阻上的消耗功率P=满电电压4.2V*平衡电流（最大1A）=4.2W，4.2W的电阻尺寸必须足够大，且6个同样的电阻会造成充电器体积庞大，发热厉害，所以一般平衡电流在0.5A以下，所以平衡电流会远小于充电电流。

五、旁路式串联平衡充优缺点

1. 优点

A. 无电流限制

使用放电线充电，放电线承受电流足够大，可以用电池能承受的极限电流充电。

B. 成本低

仅一路电源，电路简单成本低。

2. 缺点

A. 平衡电流小

单路串联充电，一旦一节电芯满电进入平衡态采用旁路式平衡时由于平衡电阻功率和发热限制平衡电流一般不能超过 0.5A。当电池用旧或本身不平衡性差时导致平衡时间远超过充电时间。

B. 能效低

平衡时旁路电阻上的功率通过发热消耗掉，此时最大效率在16.7%~50%之间。

具体动态FLASH图参考