下面简单介绍一下。
下面是bq78PL114 ApplicationNote里的原理图:
实际上原理很简单,在Ti的多篇文档里都有介绍。
当V3高于V2时,P3S端连接的IC管脚输出PWM。在PWM OFF时,Q1导通,V3通过Q1与电感构成回路(如图红线所示)。消耗V3的电力,这时电感内电流上升,能量储存在电感内。在PWM ON时,Q1截止,此时V2通过Q2内的二极管与电感凑成续流回路(如图蓝线所示)。此时储存在电感内的电流下降,能量转移至V2。至此,能量由V3转移至V2的过程完成,知道两者电压相等时PWM关闭。
下图是对一组2Ah的锂电池进行均衡时的波形。使用固定占空比的PWM,可以看出电感内的电流变化,以及被均衡的电池电压纹波,在充电阶段,电压有上升的现象。
对于PWM频率,占空比,电感容量的选择,三者是相互关联的。Ti的IC推荐频率是200kHz,这样可以减小电感,从而降低成本。
这个方式需要的PWM数量是2×(n-1),n是电池数量。相对还是比较多的。而且能量转移只能从一节电池转移到与它相邻的电池。如果电池数量多的话,控制算法还是相当复杂的。当然了,既然Ti已经把算法IC化,那么关键问题只是成本而已。
但是使用bq78PL114+BQ76PL102,最多可以管理8节电池。如果电动汽车需要80节,那么需要10个这样的电池组分别管理。这样的话,成本又增加了。所以这款IC应该是针对手持设备,或者笔记本电池,或者电动自行车电池比较合适。
还有一种利用电容储存电量进行能量转移的方法,但是控制逻辑更加复杂,因为使用的开关更多,而且控制出错的话容易发生短路,所以不做介绍。
而电路上和逻辑控制上最简单的方式是使用变压器,这个很容易理解。关键是变压器的设计制造成本都比较高,体积也大一点。如果大容量的锂离子电池主动均衡方式发展的话,应该是本文介绍的电感和变压器方式。目前英飞凌在网上有一篇文章做了介绍,可以参考。