Análisis: circuito de ecualización de batería de litio basado en TL431

Las pilas de hidruro metálico de níquel son pilas alcalinas. Debido al voltaje relativamente bajo de las celdas y al "efecto memoria", es necesaria una descarga regular a gran escala, lo que agrava enormemente la tarea del sistema de administración de energía. En segundo lugar, también tiene la desventaja de una alta tasa de autodescarga (10% a 15%).

En comparación con otras baterías, las baterías de iones de litio tienen una alta densidad de potencia (800 W / kg), un alto voltaje de celda única (voltaje promedio de 3,6 V), sin contaminación para el medio ambiente y una baja tasa de autodescarga (aproximadamente del 3% al 5%). %). El "efecto de memoria" y otras características son una batería de potencia ideal, por lo que se usa ampliamente en energía móvil, vehículos híbridos, suministro de energía de respaldo en interruptores de bajo voltaje y meddle, y dispositivos de almacenamiento de energía de vuelo espacial.

1. Defectos de los circuitos de protección de baterías de litio existentes en China

El voltaje promedio de la celda de la batería de litio es de solo 3.6 V y la corriente de descarga también tiene ciertos requisitos. Para mejorar los niveles de corriente y voltaje del sistema, en algunas aplicaciones de energía, generalmente se usa un paquete de baterías de litio de gran voltaje y corriente en paralelo como un sistema de energía. Dado que la batería de litio es muy sensible al voltaje, el paquete de baterías generalmente requiere un cierto circuito de protección cuando se usa.

2, principio de circuito de protección de batería de litio mejorado

El circuito de ecualización se refiere al circuito de hardware agregado artificialmente, que puede mantener la consistencia entre el voltaje límite superior de todo el paquete de baterías o el voltaje límite inferior de la celda, protegiendo así de manera efectiva el voltaje de carga límite superior y el voltaje de descarga límite inferior de la batería, fundamentalmente Reducir el impacto de la batería en el sistema para lograr un mejor rendimiento de la batería y una mayor duración de la batería. Incluye dos circuitos, ecualización superior y ecualización inferior.

Este documento diseñó dos sistemas de suministro de energía para vehículos híbridos: sistema de protección de batería de litio de 3 cadenas (el voltaje máximo es de 12,75 V, el voltaje de descarga promedio es de 10,8 V) y el sistema de protección de batería de litio de 10 cadenas (el voltaje máximo es de 42,5 V, voltaje de descarga promedio es de 36 V), la corriente de descarga es de 10 A y 40 A respectivamente. El principio del sistema se muestra en la Figura 1. Los circuitos de ecualización superior e inferior se agregan al circuito de protección básico (protección contra sobretensión / subtensión / sobretemperatura / sobrecorriente / cortocircuito).

Circuito de ecualización de batería de litio basado en TL431

Figura 1 circuito de protección mejorado

2.1, circuito de ecualización TL431

En este artículo, el circuito de ecualización superior basado en su diseño característico se muestra en la Figura 2. Ajuste los valores de resistencia de R1, R2 y R3. Cuando el voltaje de la fuente de alimentación excede un cierto valor establecido, encienda el TL431 y reduzca el voltaje de la batería a través de la resistencia de potencia R * para reducirlo a un punto fijo (punto de ecualización). A través de los resultados experimentales del circuito de ecualización equipado para vehículos eléctricos domésticos y motocicletas eléctricas, cuando el punto de equilibrio es 4.20V, los valores de la resistencia son: R1 = 68k! , R2 = 100k! , R3 = 4.3k! .

Circuito de ecualización de batería de litio basado en TL431

Figura 2: Diagrama de ecualización en TL431

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