锂电水深？看我DIY 电动车 60V 锂电池组和多功能充电宝_生活记录_什么值得买
锂电水深？看我DIY 电动车 60V 锂电池组和多功能充电宝
前言：水很深。先说说我为什么要用锂电池。很多小车机身比较紧凑(比如小牛电动车，平衡车)，想要增加里程怎么办？增加又大又重的铅酸电池是不可能的，所以只能选择锂电池。市场上各种组装的锂电池质量良莠不齐，我们并不知道其用的什么电芯，安全性和寿命都没有保证，有很多甚至用的是拆机电芯。大品牌正规锂电池没有几家在做，只有超威、天能等少数几个品牌；售后不用担忧，但价格比较贵(其实挺适合不喜欢折腾的朋友)，比如这款超威的60V20AH电池售价高达1800元：所以我决定自己来DIY一组锂电池。开始动手之前，顺便简单介绍下锂电池基本知识：首先来看看锂电池和铅酸电池的区别：如上图，我们发现锂电池缺点其实挺多的...但这也是没办法的事，没得选择。锂电池组是由电芯和保护板两个部件组成。锂电池电芯类型：有三元锂、聚合物、磷酸铁锂等等很多种；从外形来看有18650、方形等等也是很多种；每节电芯电压一般是3.7V，满电是4.2V，磷酸铁锂电芯电压是3.2V，满电3.6V；电芯除了电压参数外，还有一个重要参数就是容量，一般会标识在电芯外壳上；将多个电芯并联起来可以达到我们需要的容量，再讲多组并联起来的电芯串联起来可以达到我们需要的输出电压。这篇晒单主要讲解diy过程，所以就不细说了。注意：本篇文章主要晒个人DIY过程，供参考。尝试自制的朋友需要一定的动手能力和一定的电子电路知识，有一定风险，请勿模仿。60V20AH锂电池组DIY过程：我首先决定自己的需求：经过测试，我的嘉陵小龟王原配的是60V20AH在速度不快的情况下，可以跑70KM。我有时想出去玩玩，大概需要100KM的续航里程(为什么不开车？ 家里有车，但我没有驾照，而且不想学。)。所以我只要再有一组60V20AH的电池就能满足我的要求(一定要多留点余地，预防一切不确定性)，两组20AH电池差不多就能跑140KM了。了解需求之后，开始选择电芯：锂电电芯也不是那么好选择的，水相当深啊...市面上根本买不到任何性价比高的电芯，比较靠谱的东芝18650要近30元一节，拆机电池虽然便宜但容量、一致性和寿命都无法保证；大厂倒闭的倒闭，收购的收购，靠谱的不对外销售...后来决定入手这种5300mAH的电芯，价格较便宜就10元钱一节，外形大概是2颗18650并联起来的大小(这里只是展示我选的电池，实际用18650、大单体、聚合物，软包都可以！)：这个电池外壳是正极，顶部凸起的是负极，属于三元锂电池。选购电芯还要注意其他参数，比如内阻、放电倍率、循环次数等等，这些参数我找了下已经有很多人测试过，看来比较适合我。说一下放电倍率，是放电电流/电池容量，宣传页面写的是2C放电，电池是5300mAH的，那么2C放电的话理论最大持续放电电流就是10.6A，如果用4颗电池并联起来，持续放电电流就能达到42.4A。我的车电机功率是800W的，电压是60V，那么最大电流就是800/60=13.33A，即使放电倍率只能达到宣传的一半，也足够我用了。至于循环次数，官方给出的测试结果是2000次...2000次循环是什么概念？每2天完全充放电一次都可以用11年！当然这只是理论数据，能有300次循环的话这电池也算超值了，当然能更久的话就相当于捡到了。我之前算出来需要60V 20AH，这个电芯是3.7V 5.3AH的，首先要先用4颗电池并联起来达到21.2AH的容量，再用60/3.7=16.21取整后为17，也就是要4颗并联为一组，再串联17组,使输出电压约等于60V，容量约等于20AH，17X4=68，为了防止遇到个别有瑕疵的，就多买了几颗。如图，电芯负极上很光亮，没有焊点，是全新没使用过的，只有少部分上面粘了点胶水：收到电池后千万不能将电池随意放置，看结构就知道容易造成短路，短路后会漏液，漏液后电池就废了。商家卖的是裸电芯，所以我只能自己给电池贴上绝缘垫(好在绝缘垫啥的商家都送了)，防止焊接和使用时造成短路：顺便用细砂纸将负极打磨一下方便焊接：套上绝缘垫之后，还要给电池套上商家送的热缩壳，防止电池相互之间短路：打磨并且套上热缩壳之后，用电吹风吹一下就可以让热缩壳自动收紧，我没什么耐心，就随便弄了下：再逐一检测电池的一致性，一致性很重要，一定要用同规格同型号的电池。一颗电池有问题就可能会拖累整组电池，所以每一颗电池都要检查，替换掉不一致的电池。经过测试每颗电池的电压都在3.58V左右，误差极低，一致性相当好。做好以上工作后，将电池一正一负的放在支架里，合好支架准备焊接。支架刚好竖列是一个4组并联，横着是5个串联，4并17串的话就要4组支架：之前试焊了下，发现30W烙铁不好焊，焊久了容易损坏电池，对焊接技术要求高。但用铜线焊接的话也有好处，铜的电阻别镍低。为了图方便还是买回一台300元的点焊机。我想的是这个投资不算高，因为之后还要为朋友做两组小牛电动车的锂电池，而且做完可以亏一点处理给其他朋友：点焊比较简单，将镍带放在电极上，右手按住镍带，左手拿着电池支架，对准焊针往上一推即可。注意两个焊针要在镍带之内：如下图，竖着每4颗电池一组并联，然后每组之间串联起来。比较难看，这焊接难度不是一般大，主要是因为点焊机商家送的镍带太窄了，只有4mm！两颗铜针比较粗，稍有不慎就点到镍带之外了，焊针调太近又容易短路。所以一定不能用商家送的4mm镍带，要用宽6mm以上纯镍带，8mm的更好。好在试了下焊接强度还是可以的，用钳子将镍带强行撕下后，焊点部分仍然是不分离的。注意串联的部分电流较大，镍带较窄，所以每组电池之间的串联用了4条镍带分流(侧面还有一条)：将所有电池都焊好之后，开始连接保护板。保护板的作用是防止任意一组电池过充过放，并且有短路、温度检测等功能。过冲过放对锂电池的损害极大，所以保护板必不可缺。对于有经验的朋友来说，不用保护板其实也是可以的，但一定要注意不要过冲和过放。选购保护板时，一定要注意电压、串数和电流。我这个是三元锂，所以选3.7V的，铁锂要买3.2V的，我这个电池是17串，要买17串的保护板；电流可以用电机功率除以电池电压得到，比如1200W的电机，60V电池，那么电压就是20A的，就要买20A以上的保护板(最好要留余地，20A的买25A的保护板)：别看保护板有这么多线，弄清楚后并不难。接法印在保护板上面了，如图。总负极开始接第一根线，第二根之后每根按顺序接到每组电池串联的地方，直到接到总正极。用粗线(4平方以上)连接总负极和保护板的B-，C-用粗线接充电器接口负极，P-接负载负极，总正极不经过保护板。电池支架之间做好绝缘工作，不要互相短路，先将保护板连接线的插头拔下来，连接好所有线之后，检查无误再插上。检查方法很简单，万用表表笔搭在总保护板插头最后边的第一条线也就是中负极上，按顺序往左依次检测电压是递增的即可，比如我的电压是3.6V、7.2V、10.8V......60V。我的焊的有点难看，反正不是虚焊，不会掉就是了。插上保护板之后，如果接线正确，保护板的P-与电池总正极之间就有60V电压输出，如果接线不正确就没有输出。最后检查一遍电池所有焊点和连接线的焊点是否牢固，不牢固的加焊一下。我直接将电池抱到车上进行测试，一拧转把电机就开始转动，很开心，一次成功(注意下面还叠着两组呐)。之前担心装不下，所以用的是4并17串，看来里面还很空，早知道就组5并17串60V26AH了，续航能力提升10多公里呐，成本只增加100多元。一切都测试无误，焊点和牢固之后，就可以将电池封起来了。一定要封好，不能有任何松动。由于手上的材料有限，我暂时先用胶布将电池组封起来，比较难看，因为电池组使用时有一定发热，随便戳了几个散热孔。这样子虽然没问题，但实在太有损形象了，所以我订购了带纤维的绝缘布，等到货后再拆掉重新封。是不是比较山寨？不过市面上的电池拆开蓝色的热缩膜后也都是差不多的。称了下整组电池净重只有7.5KG(原来的铅酸有33KG啊！)：上图保护板亮着灯表示在进行电池均衡。每一串电池对应一颗灯，刚开始17颗全亮，均衡好一组电池后对应的灯会慢慢灭掉，直到所有灯都全灭，此时保护板会发热，一定要注意保护板的散热哦。我的电池组因为有支架，保护板是绑在支架外的，没和电池接触，所以没有任何问题。我是将电池放入坐垫的桶内，要做一定的缓冲，防止路上颠簸损坏电池组。因为做电池之前不知道最终尺寸会是多少，所以无法提前制作不锈钢盒子，暂时找到个收纳箱，尺寸刚好，割个孔把电池放进去...放在坐桶里的样子...再把四周填点泡沫就OK了。先测试电池性能后再定制不锈钢外壳：由于车内部内置的是铅酸电池，不能与锂电池直接并联起来使用！(如果是两组规格完全相同的锂电池倒是可以。)所以我把原来的电池空气开关换成了电动车专用二选一空气开关，两个闸是不能同时推上去的，只能开启其中一个，很方便，不会误操作。平时使用时用完锂电再用镍氢电池即可。顺便说一下，锂电池的充电器也不能和铅酸电池通用。因为普通铅酸电池的充电方式是三段式的，而且电压不同；比如我的铅酸电池充满电是66.5V，而锂电池却是71.4V（4.2VX17）。所以要用锂电池专用的充电器。DIY电池我推荐用汉匀充电器，型号是HY2ALP。这个充电器可以自己根据电池类型自定义充电参数，特别适合我们自己DIY的电池，非常方便，也有定时功能。DIY电池组续航能力测试：DIY过程其实不难，很顺利。然后就要上路实测续航能力和稳定性了。我没有专业仪器测试，所以还是上路跑比较实际。经过两次短途测试后发现电池能正常使用，决定充满电给电池来个完全放电。如下图，充满电71V后跑了64.23KM，本人自重85KG。本来计划放电到保护板过放保护为止，结果到52.5V的时候就被电动车的控制器限制了，无法继续放电。这个电池可以放电到2.8V，也就是2.8X17=47.6V，还有一部分电没能完全释放。这个里程已经比较满意了，之前的纯铅酸电池能跑70km主要是因为速度要慢一点。城里载人测试，载了个45KG的人在城里办事，顺便将记录电池续航能力，如下图，放电到控制器保护为止一共跑了51.69KM:之后还做过两次测试，都很成功。这个电池放电到60V左右发热就比较明显了，不烫手，是正常发热。经过以上几次测试，我发现电池没问题了，就在前天开始正式出行了。好久没游泳了，本来计划一个人去抚仙湖的孤山岛风景区玩的，妹子也非得跟着去我也是醉了(约100公里单程路程骑电动车比较累的)，实在没办法就驮着妹子上路了。如图，全程约200KM(有10KM今天回程时忘了开行者APP记录)：去程时天气晴，回程天气雨。单程90多KM，驮着个45KG的妹子...妹子一路上担心电池是否够用，还好用完锂电，切换到铅酸到目的地时还剩下约20%的容量。因为是变走边玩边拍照，速度不是很快：详细参数：随便说一下，去抚仙湖玩的话最好是错开节假日(周一至周四)，人比较少，房价也比较低。这里是江川县孤山岛风景区红宝石沙滩，来这里拍婚纱的很多：客栈名叫“谷香缘”，因为是闲时，湖景房才75元哦，老板爽快的答应可以帮忙把车推到屋里充电，再次感谢老板。从湖景房看抚仙湖(电线比较碍眼，努比亚Z11MAX拍的)：第二天回程下着雨，旅途顺利，电池稳定可靠，就差个漂亮的外壳了：跑这么远车子性能不好也是不行的哟：电动车电池DIY成功。成本如下：电池68节680元，保护板100元，充电器165元，点焊机消耗算50元合计998元。多功能DIY:充电宝的水也很深有木有？我额外做了个电子琴专用，外出时很方便用，同时也能做给手机充电之类的其他用途。电子琴S950 S970的电源都是16V的，所以直接用4节18650锂电串联起来(满电16.8V）就可以了，之前我就是这么做的，简单粗暴，还不需要保护板，因为电压放到14V左右琴就不工作了：这样的话也有缺点，虽然电池够用几个小时了，但必须把电池取下来充电，低于14V琴就不工作，不能将电池电量用完。所以我重新做了一套更妥当的电池：仍然是4节5300mHA的电芯，这下相当上面的8节18650电池了。先将他们串联起来，并且在串联线上留出引线好焊接保护板：随便找了点绝缘的东西将4节电池包裹起来，线头先用胶布裹一下防止意外短路：焊上4串的保护板，接法和上面的一样，这种小功率小电压的保护板直接裹在电池上就行了：在另一端焊上可调升降压模块，并且将电压调整到16V，焊上输出插头线：找了个铝合金盒子，大了点没办法，就地取材。用电钻打了3个孔(线上裹了多层胶布是防止被铝合金割破皮)。有三根线分别是充电口、经过升降压模块输出16V供电子琴专用的口、电池直接输出的口，并且在背面做了个开关，不用时将升降压模块供电关闭降低自耗电：线材都是就地取材有点不美观...现在完全够爽玩一整天了：搭配同步整流将压板，同时还能给多台手机、平板等其他设备充电哦：想要其他电压也方便，我另外再做了个可调升降压模块装在小盒子里，有需要使用时插上即可。充满电，将直接输出电压调到12V，接上8W台灯调到最亮一共连续工作了15个小时，非常不错了：16.8V专用充电器：附：锂电池的使用与维护注意事项使用优质合格的充电器和保护板，不要过充过放，浅冲浅放最好，充电电流以0.5C最佳。随用随充即可，不必每次都刻意去用完再充电；也不用在意使用前是否充满电。长时间不用时，应将电池内保留一定电量(最好是电芯的标准电压，比如我用的这个电芯厂家出厂时就是充到3.6V左右的)；锂电池长期放置不用会造成容量永久衰减，充到标准电压时的衰减速度是最低的。注意使用安全，不能让锂电进水，也不能受到激烈碰撞，不要在高温或者低温环境下使用电池。行驶时尽量不要频繁的变速，多用定速巡航功能；尽量避免频繁的刹车和起步，起步时尽量缓慢起步，切忌直接将变速把拧到底。注意：本篇文章主要晒个人DIY过程，供参考。尝试自制的朋友需要一定的动手能力和一定的电子电路知识，有一定风险，请勿模仿。有任何问题欢迎回帖咨询。
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两周内免登录12v电池电压低于多少算是过放电
12v电池电压低于多少算是过放电
对于12V的铅酸蓄电池.最高可以充电到16.2V,停止充电时,很快降到13.8V.经放电,电压稳定在12V~12.3V,当电压降到10.8V,放电终止.该充电了.如果不是12V的,按每单元最高可以充电到2.7V；放电终止电压1.8V.就该充电了.对于12V的锂离子电池.锂离子单个电池是3.7（或3.6）-4.2V,三个串联就是12V的锂电池了.那么算一下,电压最低差不多11.1V（或10.8）,最高12.6V.所以,可以简单的认为12v电池低于10.8以下就算过放电. 再问： 为什么我的电池昨天将电用尽就充不进电了呢？测量电压为11.3v售后说电池过放电了，要维修 说要等很久然后建议我换一组售后电池并且说以后就没得换了也不保修了，说是我人为的损坏。我是不是被骗了 再答： 如果还有电压11.3v不算电量用尽，不清楚你的具体情况。客服是在推卸责任，没办法，中国的消费者只能在购买前当一会儿上帝，回头他们才是上帝。再问： 显现出的问题 就是充不进电再问： 万用表测量的是11.3v，售后告诉我，电池坏了 我现在只想明确 他是不是在忽悠我 再答： 还是找客服，言辞要严肃犀利点，强调你是正常使用，是产品质量出了问题，告诉他们不解决问题，你就想他们老板投诉，向315投诉。再问： 我在实体店买的，现在他们换了一组售后电池给我， 再答： 售后电池么，就是别人某种原因退的，质量如何不好说。你先前的电池充不进电了肯定是出了问题，至于什么原因我无法解释。如果没怎么用过，你应尽量找他们换新电池，是在不行售后电池也应该有质保的。
我有更好的回答：
剩余:2000字
与《12v电池电压低于多少算是过放电》相关的作业问题
这个电路精度很高,非常适用. 再问： 非常感谢您的耐心回答，是这样的，我的设备用蓄电池供电，蓄电池充电我用适配器冲电，所以我需要加一个充电指示灯，之后监测电池点亮，我想用双色二极管，当正常电池供电的时候，LED灯为绿色，当低于一个临界值时，LED灯为红色，您看你手中有这样的电路吗？再次感谢你的回到。你的1n5233b为
我用通俗的话帮你解释下：当你的电动车骑行到最大公里数（电压表只能是一种参考,新的也有不准的）,提速过程出现间断、甚至不能加速了,这个时候就要充电,但是还不算“过放电”.你由于没有充电地点,推行了一段距离,然后它又可以启动了,你再骑行,一会又出现不能骑了,再推,再骑,再推,再骑,这个就“过了”.不要紧,如果你到目的地,立
最大输出功率为12AH.12A放电,理论上可以放一小时.
我在网上找到一个你看看可以不,——★1、给你一个非常简单的低电压报警电路.请见附图：——★2、电位器的调整：三极管的发射结约0.5V左右,加上3.2V就是报警电压,再微调即可. 再问： 二极管是不是接反？
你好： 不同的器具不一样的,国家标准是最低4.8V.一般的器具4.8V、5.4V的都有,7V的也有.
深度放电就是指把电池的电量尽量放完且不会破坏电池的结构的程度,一般放电到0.7-1.0V可认为是深度放电.
低于1.3V,就算失效了
&AZ809的检测电压为3.3V,当3PIN电压低于3.3V,1PIN输出低；当3PIN高于3.3V,1PIN等于输入电压.Vin=3.3*（1+R1/R2）.按照图示参数,VIN大于3.6V时,AZ809输出高,等于输入电压,Q1导通,D7（绿）点亮；当VIN低于3.6V时,AZ809输出低,Q2导通,D6
按国家规定是单只是1.6*6=9.6v,在电动车上使用是10.5v,48v按电动车控制器上是41.5+ - 0.5v.也就是说48伏电动车放电至41-42伏就不能行驶了.这是指电动车控制器的最低保护电压
完全放电的办法 插上万能充 等到那个灯 灭了就ok' 但是?手机电池电压过高?不太可能 是手机或充电器问题吧.
只要没有接充电器或者放电设备的话,这四个电池之间没有任何的关联的.完全可以长期串联存放.
你要明白一点,7Ah的电池是不能以5A正常放电的.通常来说,7Ah的电池最佳放电的工作状态在700mA以下.7Ah表示的是以0.7A的放电电流,可以正常工作10小时.而不是可以在7A下正常放电.如果接触良好的话,负极腐蚀严重也不是造成电压下降的原因,造成电压下降的主要原因是放电电流过大造成.还有一个问题,电池的内阻不是
不能同时充电放电.适配器12V10A是稳压的12V.锂电池12V10A一般是磷酸铁锂电池4×3.2V=12.8V标称,充满时14.4V.所以,适配器不能给锂电池充上电,只能是给12V电源供电.要同时充电放电,就要适配器电压高电流大,用电设备有控制电路切换,比如手机外电源5V1A,手机内电池标称3.7V充满4.2V,笔记
蓄电池的电压不是恒定不变的,是动态的,电瓶车电池充满电后的电压电压大约是13.2V左右（不同厂家有所不同）,而电池本身有内阻,也就是内部阻抗,当电池没有外连接时电池内部的阻抗就会形成一个微电路,所以放一段时间时间后电压就会降低,也就是电量有部分损失.这是题外话,说正题.电池的储能原理是将极板上的Pb和PbO2（二氧化铅
你指的是18650锂电池吧,这种电池充满电时空载的电压是4.2V,但带负载时实际工作电压只有3.7V,你的3节电池串联也就11V左右,而逆变器为了保护电池一般在电池电压低于10.5-11V时就会报警停止输出.3节锂电池串联只是提高了输出电压,而容量只相当于单节电池的容量,你的工作电流达到10A,大大缩短了电池的放电时间
铅酸蓄电池吗?如果是铅酸蓄电池,2v电池电压低于1.8v,表示已经放出100%电量.如果是12v电池,电压低于10.5v,表示已经放出100%电量.测量电压的前提是在放电状态下,也就是有负载的状态下.
一.充电过程正极失电子,发生的是阳极极化,电位向正方向移动,正极电位高于平衡电位；负极得电子,发生的是阴极极化,电位向负方向移动,负极电位低于平衡电位.电池电压为正负极的电位差,故充电时电池电压高于平衡电位,即充电平台高于平衡电位.放电过程正极得电子,发生的是阴极极化,电位向负方向移动,正极电位低于平衡电位；负极失电子
你好：——★1、按照部颁标准：充电电池（包括电瓶等）,它的终止放电电压为额定电压的 0.9 倍,使用时电池电压低于额定电压的 0.9 倍时,就属于过放电了,会损坏电池的.【1.2V镍氢电池的安全放电电压是（1.2V x 0.9）1.08V.】——★2、普通收音机一般使用普通的干电池,没有低压保护功能,使用镍氢电池收听,
如果是手机电池,都有防过放保护电路!没有过放保护后,使电池过放至截止电压后,继续放电.负极中要保持一定的锂离子来保持结构的稳定,过放大量的锂离子迁出,破坏了负极结构,造成负极不可逆的损坏 . 再问： 电动车的锂电池有没有过放保护电路？谢谢您了！ 再答： 电动车上面有控制器，通常当电池电压低于42V就显示欠压（也就是防过当前位置：
&为什么用万用表测锂电池电压不断变化
为什么用万用表测锂电池电压不断变化
作者 lit0702
买来的现成的LIR2032可充电锂离子电池，买来之后电压是3.8V，然后我接了一个20欧的电阻，让电池放电10秒钟，再拆下电阻，再用万用表测电池电压，刚一接触探头时显示3.6V，但这个数值慢慢上升，能升到3.7V，甚至能慢慢升到3.8V。
这是什么原因？这跟极化有关系吗？但是极化不都是瞬间的么，这个上升过程能有10秒呢
求大神指教！
是极化作用影响的结果。
极化是瞬间的，但是其恢复过程不是瞬间的。开路电位的稳定是需要时间的。
引用回帖:: Originally posted by rainjewry at
是极化作用影响的结果。 能再说得详细一点么
引用回帖:: Originally posted by corrtest at
极化是瞬间的，但是其恢复过程不是瞬间的。开路电位的稳定是需要时间的。 能再具体解释一下极化及其恢复过程对电压的影响么？为什么放点电压下降，然后恢复过程电压上升呢
你可以将极化理解为电阻，放电时会有电压降，但是停止放电后，这个电阻是逐渐减少至零的，所以电压会慢慢升高。
引用回帖:: Originally posted by rainjewry at
你可以将极化理解为电阻，放电时会有电压降，但是停止放电后，这个电阻是逐渐减少至零的，所以电压会慢慢升高。 谢谢回复，但如果这样理解的话，放电时电压不断降低就等同于内阻不断增大，为什么内阻会不断增大呢？
说的简单一点，放电的时候，正极和负极靠近集流体的活性物质因发生电极反应而急剧消耗，远处的活性物质不能及时补充过来，导致其浓度降低，电化学势降低，这就是因传质导致的浓度极化；而且由于带电的活性物质的传质阻力较大，从宏观上来讲使电池内阻增大。两者综合起来的表现就是电池电压原来的3.8V降到3.6V。
外电路断开后，远处的活性物质在浓度梯度的作用下，向集流体附近低浓度的区域慢慢扩散，使其浓度逐渐升高，电化学势升高；同时传质阻力减小，从宏观上来讲使电池内阻减小。两者综合起来的表现出来电池的输出电压逐渐升高。
大概就是这个意思吧，但因为不是专业搞锂电的，可能会有些地方表述不严谨，希望能互相交流一下~~~，
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广东省北京市
详解动力电池组均衡设计原理及意义
[导读]引言随着电池作为电源使用而日益受到欢迎，又出现了一种同样强劲的需求，即最大限度地延长电池的使用寿命。电池不平衡 (即组成一个电池组的各节电池的充电状态失配) 在大型锂离子电池组中是个问题，这个问题是由制造
引言本文引用地址:
随着电池作为电源使用而日益受到欢迎，又出现了一种同样强劲的需求，即最大限度地延长电池的使用寿命。电池不平衡 (即组成一个电池组的各节电池的充电状态失配) 在大型锂离子电池组中是个问题，这个问题是由制造工艺、工作条件和电池老化的差异造成的。不平衡可能降低电池组的总容量，并有可能损坏电池组。不平衡使电池从充电状态到放电状态都无法跟踪，而且如果没有密切监视，可能导致电池过度充电或过度放电，这将永久性地损坏电池。电池制造商按照容量和内部电阻对混合电动型汽车以及电动型汽车电池组中使用的电池进行分类，以在交付给客户的特定批次中，减少电池之间的差异。然后，再仔细挑选电池来构成汽车电池组，以改善电池组中每两节电池之间的匹配。理论上，这应该能防止电池组中产生大量的不平衡，但是尽管如此，普遍的共识是，当构成大型电池组时，既需要电池监视、又需要电池平衡，以在电池组寿命期内保持大的电池容量。
要理解平衡的重要性，第一步是利用两个相同的电池组来评估两种基本的电池管理策略。该测试将探究，在电池寿命期内，电池组的总容量是怎样受到影响的。为了评估这两种策略，要设计一个电池监视系统 (BMS)。该电池监视系统由 3 个部分组成：监视硬件、平衡硬件和控制器。用在测试中的电池监视系统能监视电池电压和电池负载电流、平衡电池，并能控制电池与负载及电池充电器的连接。
一个简单的电池监视器和平衡系统如图 1 所示。该电池监视系统的硬件是围绕高度集成的 LTC6803-1 多节电池监视 IC 设计的。每个 LTC6803-1 能测量多达 12 节电池，并允许以可连接多个 IC 的串行菊花链形式连接，从而使一个系统能通过一个串行端口监视超过 100 个电池。当设计一个电池监视系统时，某些规范应当给以特殊考虑，首先是电池电压准确度。当试图决定单个电池的充电状态时，电池电压的准确度至关重要，而且一节电池能否在接近工作极限的条件下工作，电池电压的准确度是限制因素之一。LTC6803 具 1.5mV 的分辨率，准确度为 4.3mV。这将允许该控制器就电池状态做出准确决策，而不论使用的是什么样的电池化学组成。其次，电池组不平衡的一个主要来源是，电池监视电路本身的电源和备用电流的差异。在汽车应用中，备用电流尤其重要，因为大多数汽车在大部分时间里都是熄火的，这时电池监视系统处于备用模式。LTC6803 仅具 12uA 备用电流，电流范围规定为 6uA 至 18uA，从而可保证在一个大型电池组中，最严重的不平衡为 12uA，这使每月不平衡低于 10mAhr。有两个 ADC 输入可用来监视电池温度或其他的传感器数据。图 1 中显示的设计用 Vtemp1 输入测量电池电流。电流用 LT1999 测量。LT1999 是一款高压双向电流检测放大器，具 -5V 至 80V 的输入范围，而且在本文所述测试情况下，设置为监视电池组高压端的 &10A。LTC6803 上的两个 GPIO 引脚用来控制一个有源负载和一个充电器。当充电结束或达到放电点时，这允许 LTC6803 断开电池与充电器或负载的连接。
&&&&&&&&&&&&&& 图 1：6 节电池监视系统的简化原理图。LTC6803 测量电池电压并
&&&&&&&&&&& 控制外部电池放电晶体管。LT1999 测量至电池组的充电和放电电流。
利用跨电池组中每一节电池的旁路电阻器和开关实现无源平衡硬件。平衡电阻器的使用一般采用两种方式之一 (图 2)。电阻器可用来导引充电电流绕过电池，以便具较低充电状态 (SOC) 的电池能以较高的速率保持充电，而不会使具有高 SOC 的电池有过充电和损坏的风险。该电阻器也可用来使具较高充电状态的电池泄放过多的电荷，以使这些电池与具较低 SOC 的电池实现均衡。
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&&&&&&&&&& 图 2：无源电池平衡的两种选择。电阻值决定主要功能
硬件设计的主要关注之处是确定合适的平衡电流，该电流由所用旁路电阻器的值设定。所需的平衡电流大部分取决于电池的容量、可允许的平衡时间、预期的不平衡程度以及电阻器将怎样使用。如果电阻器用来旁路充电器的电流，那么它将设定为分流几个安培的电流。如果平衡电阻器用来泄放过多的电荷，那么该电阻器的大小要满足所希望的平衡时间。无源平衡仅能纠正源自电池组加载的 SOC 不平衡，而电池组加载则是由电池监视电路、电池本身放电以及内部电阻效应引起的。如果持续监视，那么这些 SOC 不平衡的来源每天应该仅产生少量的不平衡。用于这次实验室评估的电池监视系统采用了一个 33&O 的平衡电阻器，该电阻器设定大约 100mA 的平衡电流，就小型电池而言，这一平衡电流很大，但是这样的平衡电流允许平衡操作用更短的时间来完成。
电池监视系统硬件的控制程序设计为既监视电池状态，又管理电池不平衡。该系统的无源平衡功能可以接通或断开，以决定平衡对电池组的影响。实验室测试在Turnigy公司制造的两个相同的电池组上以及通过多个充电 / 放电周期进行。为了比较方便，仅监视第一个电池组，以确保每节电池的电压都保持在正常工作范围。第二个电池组既受到监视，又接受周期性无源平衡。这个实验中使用的两个电池组由 6 个串联锂离子聚合物电池组成，总容量为 2.2AHr。单个电池的最大终端电压为 4.2V，最小终端电压为 3V。为了模拟实时使用情况并加速老化，两个电池组都在电池监视系统的监察下连续充电和放电。放电周期采用固定的 2C 至 3C、4.4A 至 6.6A 速率，同时电池以 1C 至 2C、2.2A 至 4.4A 的恒定电流充电。基本监视系统设定为监视单个电池电压的欠压和过压情况以及任何过流故障。在放电时，电池组中任何电池达到 3.005V 的欠压限制都会终止放电周期。在充电周期，如果电池组中的任何电池达到了 4.19V 的过压状态，电池充电就终止。每个电池组都重复充电和放电 100 个周期，以加速老化。
无源平衡的目标是调节电池组中所有电池的 SOC ，以便能够从电池组中安全地抽取最多的能量。无源平衡器不产生或向电池组提供电荷，这意味着，电池组中容量最低的电池将决定电池组的有用容量。为了最大限度地提高电池组的容量，平衡器需要确保使容量和 SOC 较低的电池完全充电和放电。仅当电池能完全充电和完全放电时，该电池存储的总能量才能使用，这意味着最薄弱的电池应该是最先完成充电和放电的电池。对无源平衡方法的主要担心之处是，能否识别具较高容量的电池。电池的 SOC 体现在电池的开路电压中，也是剩余能量的百分比指示器。两节电池有相同的 SOC ，不意味着这两节电池存储了相同数量的能量，与容量较低的电池相比，在给定 SOC 下，容量较大的电池存储的能量总是更多。
平衡软件控制算法用来利用充电器协调平衡，而且在充电周期开始时启动。既然无源平衡仅能从电池组去除能量，那么当电池组放电时，平衡就没有意义了。这也消除了使容量较低的电池和容量较高的电池 SOC 相等的可能性，这在放电时会降低可用容量。充电周期一启动，就将电池电压存储起来，然后才连接充电器。在充电周期开始时，平衡器应该决定哪一节电池的电压最低，这节电池将被称为 Clow。充电周期结束的标志是，某一节电池达到预定的最大电压限制，当充电周期结束时，电池电压再次存储起来。在两种情况下，电池电压都是用无负载电流测量的，而且经过了短期稳定。如果充电周期结束后，所测得的 Clow 电压不是最高电压，那么就需要平衡。充电周期之后 Clow 的电压设为 Vbalance。对于电池组中所测得的电压高于 Vbalance 的电池，要启动泄放电阻器。平衡开关应该保持接通，直到所有电池电压都等于 Vbalance 电压为止。达到平衡以后，电池恢复充电，以使电池完全充电。为了观察无源平衡的影响，做了两个测试，结果如下。
测试结果：电池组 1
电池组 1 经过了 100 个充电 / 放电周期，图 3 显示若干周期后记录 6 节电池的电压。该图显示，经过短暂停顿后，在一个完整的充电周期结束时所测得的电池电压。充电后，电池电压之间的不平衡与容量和内部电阻的小量变化有关。在第一个完整的周期中，测得的电池组容量为 2.072AHr，经过 100 个周期后，所测得的容量为 2.043AHr，随着周期数增加，容量有少量下降。还有一种趋势，即随着充电 / 放电周期数的增加，充电后电池的最终电压下降了，100 个周期以后，这种趋势尤其显著。这种趋势最有可能是因为电池老化引起电池内部电阻的小量增加导致的。内部电阻增加使电池更快地达到充电结束门限。尽管在工作时没有平衡，这个电池组在 100 个周期中自始至终保持着同样程度的不平衡。能像这个电池组一样，每节电池自然而然相互匹配的电池组相当罕见。
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&&&&&&&&&&& 图 3：充电周期之后电池组 1 中电池的电压
测试结果：电池组 2
第二个电池组评估时采用了无源平衡算法。在进行任何平衡之前，电池组经过 10 次充电 / 放电。电池组 2 的初始电压如图 4 所示。与电池组 1 不同 ，制造商没有对这些电池的 SOC 进行很好的匹配。遇到这种类型失配的可能性要大得多。电池组 2 需要平衡，然后才能提供总的潜在容量。这种情况是更加典型的。
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&&&&&&&&&&&&& 图 4：充电周期之后电池组 1 中电池的电压
5 号电池与其余电池之间存在很大和高于 100mV 的不平衡。这种不平衡对电池的容量有极大的影响。在一个完整的周期之后，该电池组显示所测得的容量为 1.765AHr。经过 10 个周期之后，不平衡依然存在，平衡算法启动。平衡器给所有电池放电，以与 5 号电池匹配，经过一个完整的充电周期之后，所记录的 SOC 为 2.043AHr，与初始 SOC 相比有 16% 的改进。平衡算法依然保持运行，但是在接下来的 50 个周期中，校正作用非常小，50 个周期之后，所测得的容量为 2.044AHr。
即使经过大量平衡周期之后，该电池组仍然没有利用全部可能使用的能量。主要限制是，该平衡算法没有考虑电池内部电阻这个因素。1 号电池有较高的内部电阻，总是在 5 号电池之前完成充电，从而使 5 号电池无法完全充电。在 50 个周期后，对平衡算法进行修改，以观察电池组容量是否能得到改善。平衡算法修改为，让放电电阻器跨电池两端连接，同时如果任何电池的电压高于 Clow，就连接充电器。这允许比较薄弱的电池在充电器断接之前获得更多电荷，也是图 2 中提到的导引充电电流方法的一个例子。这种充电策略的改变使可用容量提高到了 2.051AHr，并改善了平衡时间。该电池组再充电和放电 50 次，即总共 100 个周期，那么 100 个周期之后所测得的容量为 2.054AHr。电池组 2 的容量在测试过程中一直保持恒定，且当平衡策略改善后，容量提高了。即使最初某节电池与其他电池严重失配，这种改进依然可以实现。
如果电池组物理上很小，电池节数很少，那么初始查验步骤就能保证在电池的寿命期内使电池保持很好的匹配状态。在小型电池组中，电池的负载和温度条件一般是很好匹配的。测试显示，少量不平衡将随着充电 / 放电周期数的增加而增大，电池组 1 损失了 1.4% 的容量。第二个电池组从一开始就显示需要平衡硬件，如果没有平衡硬件，电池组的效用就完全由电池制造商决定了，而且对电池组的误差根本无法校正。在有平衡系统的情况下，电池组 2 能够在测试中自始至终保持其容量，而电池组 1 的容量则稳步下降。总之，在整个工作寿命期内，平衡系统有助于扩大电池组容量。对平衡算法的改进可能包括使用电池特征数据以及特定电池的建模。这允许控制器更准确地确定电池组中各节电池的能量水平，从而甚至当使用相同的平衡电流时，也能使控制器更准确地平衡电池，并缩短平衡时间。
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