能有效改善电池一致性问题的技术是什么？锂电池外壳生产设计的要求有哪些？
来源：未知
2019-04-06 23:35
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动力锂电池成组使用，各节锂电池均要求充电过电压、放电欠电压、过流、短路的保护，充电过程中要实现整组电池均衡充电的问题。经过实验证明，锂电池组均衡充电管理电路能有效改善电池组充电的一致性，提高锂电池组工作性能，延长使用寿命。
锂电池组均衡充电有效改善电池一致性问题
作为一种新型动力技术，锂电池组在使用中必须串联才能达到使用电压的需求，单体性能的参差不齐并不全缘于电池生产技术问题，即使每只电池出厂时电压，内阻完全一致，使用一段时间以后，也会产生差异，这使得解决动力电池充电技术问题成为迫切需要解决的技术问题。
为了解决动力锂电池组使用中的一致性问题，本文提出了一种均衡充电管理电路的实现方案。首先分析了单体锂电池的特性；然后在比较各种均衡充电理论的基础上，选择部分分流法作为设计思路，进行具体电路设计。多次锂电池组充放电实验表明，该均衡充电管理电路能有效改善锂电池组充电的一致性，提高电池组工作性能，延长使用寿命。
由于电池性能不一致的问题，使得成组电池在利用率、使用寿命、安全性等方面的性能远不及单体电池。具有高效均衡管理功能的锂电池管理系统能够大幅提高动力电池组的整体性能、有效的延长锂电池组的使用寿命、大大降低整车的使用和维护成本。为安全、高效、实用的电动汽车的推广提供技术保障。
目前，锂电池管理系统在电池在线监测、状态评估、充电管理、数据通信、控制策略等方面都取得了一定进步。
锂电池组充电特性
在动力电池组中由于各单体电池之间存在不一致性。连续的充放电循环导致的差异，将使某些单体电池的容量加速衰减，串联电池组的容量是由单体电池的最小容量决定的，因此这些差异将使电池组的使用寿命缩短。造成这种不平衡的主要原因有：
●电池制作过程中，由于工艺等原因，同批次电池的容量、内阻等存在差异；
●电池自放电率的不同，经长时间积累，造成电池容量的差异；
●电池使用过程中，使用环境如温度、电路板的差异，导致电池容量的不平衡。
锂电池组均衡充电方案
为了减小不平衡性对锂电池组的影响，在充电过程中，要使用均衡电路。
目前对于锂电池组进行均衡管理的方案主要有2种，能耗型和回馈型。能耗型是指给各个单体电池提供并联支路，将电压过高的单体电池通过分流转移电能达到均衡目的。回馈型是指通过能量转换器将单体之间的偏差能量馈送回电池组或电池组中的某些单体。
理论上，当忽略转换效率时，回馈不消耗能量，可实现动态均衡。但由于回馈型设计控制方法复杂，制造成本较高，本充电器采用能耗型设计。
由于直流内阻、极化电压、最大可用容量为电池的特定参数，在一次或连续的几次充放电过程中基本不发生变化，所以锂电池组的均衡主要通过调整各单体电池的SOC来实现。经研究，以SOC作为均衡的参考对象，均衡对象相对固定，充分利用均衡时间，提高均衡利用率来降低均衡电流容量。
以电池的SOC为控制对象，通过对单体电池充放电的方式来缩小电池之间SOC的差别。首先需要确定均衡目标，通常为了提高均衡的效率以及充分发挥充放电均衡的优势，将该目标设定为锂电池组的平均荷电状态值(SOC)。并同样设置均衡控制带(dSOC)来防止均衡的波动，对于SOC偏高的单体进行放电均衡，反之则进行充电均衡。
常用的锂电池组均衡充电技术包括恒定分流电阻均衡充电、通断分流电阻均衡充电、平均电池电压均衡充电、开关电容均衡充电、降压型变换器均衡充电、电感均衡充电等。成组的锂电池串联充电时，应保证每节电池均衡充电，否则使用过程中会影响整组电池的性能和寿命。
总结：采用单节锂电池保护芯片设计实现了多节锂电池串联的电池组保护板，除可完成必要的过电压、欠电压、过电流和短路保护功能外，还可以实现均衡充电功能。是电池技术的又一大重要突破。锂电池外壳是保护电芯和内部电路的一种保护壳，锂电池外壳对于电池来说是非常重要的，因此锂电池外壳的设计对于电池来说也是极其重要的，在设计时一定要掌握好方法。
锂电池外壳生产设计有什么需求？
锂电池外壳设计可分为：PVC热封、塑胶、金属。
PVC热封：锂电池组外部具体采用什么样的外壳封装形式，主要是取决于客人的产品具体需求，对于采用PVC热封的封装形式，一般适用于电芯串并数量不多，整体重量较轻（≤2kg）的情况下，可以采用。但是对于整体重量≥1kg的电池组，需要在电芯之间加固定支架，外围加玻纤板防护后，再采用PVC热封。
塑胶：采用塑胶外壳，主要是不同的锂电池组定型后，涉及到的外壳有可能需要开模，模具费用是一笔不小的开支，如开发前期，产品未定型，可以采用手板外壳打样，对外壳的材质和工艺要求不同，也会影响成本。
金属：金属外壳也是和塑胶外壳一样，产品未定型前或数量需求不多，建议采用钣金制样，这样主要是制样交期较短，如批量较大，也建议开模。对于金属外壳有防水等级要求的，也会大大影响到成本，还有就是特殊材质金属外壳要求的，成本会更高。
锂电池的成本主要由电芯、PCM、结构件构成，另需要加上企业的PACK费用、老化费用、管理费用等。同时由于产品技术难度，采购用量，不良率的要求不同，锂电池价格也会相差很大！
锂电池外壳的设计应该注意些什么?
1、极片连接：建议使用超声波或点焊焊接方法，锂电池外壳设计应使极片不受外力。
2、焊锡时间不能超过3秒钟，次数不能超过5次，待极片冷却后才能进行下一次焊锡。
3、严禁直接加热电芯，高于100℃度会损害电芯。
4、锂电池的固定：电池最大面积的一面应该固定在外壳上，安装后电池不能有松动。
5、外壳坚韧度：锂电池外壳应该有足够的机械强度使电池免受机械撞击。
6、焊接铬铁的温度必须可控且可防静电，温度不能超过350℃。
锂电池外壳材料有哪些种类？
一、钢壳
早期方形锂离子电池大多为钢壳，多用于手机电池，后由于钢壳重量比能量低，且安全性差，逐步被铝壳和软包装锂离子电池所替代。
但在柱式锂电池当中，有另外一种景象，绝大部分厂商都以钢材作为电池外壳材质，因为钢质材料的物理稳定性，抗压力远远高于铝壳材质，在各个厂家的设计结构优化后，安全装置已经放置在电池芯内部，钢壳柱式电池的安全性已经达到了一个新的高度，目前绝大部分的笔记型电脑电池的电芯均以钢壳作为载体的。
二、铝壳
铝壳是一种用铝合金材料制造出来的电池外壳，主要应用于方型锂离子电池上，锂电采用铝壳包装的原因在于它的轻重量与比钢壳更安全上。
铝壳设计有方角和圆角两种，铝壳的材质一般为铝锰合金，它含有的主要合金成分有Mn、Cu、Mg、Si、Fe等，这五种合金在锂电池铝壳中发挥着不同的作用，如Cu和Mg是提高强度与硬度，Mn提高耐腐蚀性，Si能增强含镁铝合金的热处理效果，Fe可以提高高温强度。
铝壳合金材料构造有着显著的安全性能考虑，这种安全性能可以用材质厚度与鼓胀系数来表示。同样容量的锂电池之所以比钢壳的轻，就是因为铝壳可以做的更薄。
锂电池在外观设计方面非常重要。外观精美是一方面，其最重要的是能保护电池芯和内部电路，让整体电池达到防水、防震等特殊要求。
锂电池相比如铅酸、镍铬、镍氢等传统电池，不产生任何铅、汞、镉等有毒有害重金属元素和物质，相对污染较小。
锂电池组均衡充电有效改善电池一致性问题
作为一种新型动力技术，锂电池组在使用中必须串联才能达到使用电压的需求，单体性能的参差不齐并不全缘于电池生产技术问题，即使每只电池出厂时电压，内阻完全一致，使用一段时间以后，也会产生差异，这使得解决动力电池充电技术问题成为迫切需要解决的技术问题。
为了解决动力锂电池组使用中的一致性问题，本文提出了一种均衡充电管理电路的实现方案。首先分析了单体锂电池的特性；然后在比较各种均衡充电理论的基础上，选择部分分流法作为设计思路，进行具体电路设计。多次锂电池组充放电实验表明，该均衡充电管理电路能有效改善锂电池组充电的一致性，提高电池组工作性能，延长使用寿命。
由于电池性能不一致的问题，使得成组电池在利用率、使用寿命、安全性等方面的性能远不及单体电池。具有高效均衡管理功能的锂电池管理系统能够大幅提高动力电池组的整体性能、有效的延长锂电池组的使用寿命、大大降低整车的使用和维护成本。为安全、高效、实用的电动汽车的推广提供技术保障。
目前，锂电池管理系统在电池在线监测、状态评估、充电管理、数据通信、控制策略等方面都取得了一定进步。
锂电池组充电特性
在动力电池组中由于各单体电池之间存在不一致性。连续的充放电循环导致的差异，将使某些单体电池的容量加速衰减，串联电池组的容量是由单体电池的最小容量决定的，因此这些差异将使电池组的使用寿命缩短。造成这种不平衡的主要原因有：
●电池制作过程中，由于工艺等原因，同批次电池的容量、内阻等存在差异；
●电池自放电率的不同，经长时间积累，造成电池容量的差异；
●电池使用过程中，使用环境如温度、电路板的差异，导致电池容量的不平衡。
锂电池组均衡充电方案
为了减小不平衡性对锂电池组的影响，在充电过程中，要使用均衡电路。
目前对于锂电池组进行均衡管理的方案主要有2种，能耗型和回馈型。能耗型是指给各个单体电池提供并联支路，将电压过高的单体电池通过分流转移电能达到均衡目的。回馈型是指通过能量转换器将单体之间的偏差能量馈送回电池组或电池组中的某些单体。
理论上，当忽略转换效率时，回馈不消耗能量，可实现动态均衡。但由于回馈型设计控制方法复杂，制造成本较高，本充电器采用能耗型设计。
由于直流内阻、极化电压、最大可用容量为电池的特定参数，在一次或连续的几次充放电过程中基本不发生变化，所以锂电池组的均衡主要通过调整各单体电池的SOC来实现。经研究，以SOC作为均衡的参考对象，均衡对象相对固定，充分利用均衡时间，提高均衡利用率来降低均衡电流容量。
以电池的SOC为控制对象，通过对单体电池充放电的方式来缩小电池之间SOC的差别。首先需要确定均衡目标，通常为了提高均衡的效率以及充分发挥充放电均衡的优势，将该目标设定为锂电池组的平均荷电状态值(SOC)。并同样设置均衡控制带(dSOC)来防止均衡的波动，对于SOC偏高的单体进行放电均衡，反之则进行充电均衡。
常用的锂电池组均衡充电技术包括恒定分流电阻均衡充电、通断分流电阻均衡充电、平均电池电压均衡充电、开关电容均衡充电、降压型变换器均衡充电、电感均衡充电等。成组的锂电池串联充电时，应保证每节电池均衡充电，否则使用过程中会影响整组电池的性能和寿命。
总结：采用单节锂电池保护芯片设计实现了多节锂电池串联的电池组保护板，除可完成必要的过电压、欠电压、过电流和短路保护功能外，还可以实现均衡充电功能。是电池技术的又一大重要突破。锂电池外壳是保护电芯和内部电路的一种保护壳，锂电池外壳对于电池来说是非常重要的，因此锂电池外壳的设计对于电池来说也是极其重要的，在设计时一定要掌握好方法。
锂电池外壳生产设计有什么需求？
锂电池外壳设计可分为：PVC热封、塑胶、金属。
PVC热封：锂电池组外部具体采用什么样的外壳封装形式，主要是取决于客人的产品具体需求，对于采用PVC热封的封装形式，一般适用于电芯串并数量不多，整体重量较轻（≤2kg）的情况下，可以采用。但是对于整体重量≥1kg的电池组，需要在电芯之间加固定支架，外围加玻纤板防护后，再采用PVC热封。
塑胶：采用塑胶外壳，主要是不同的锂电池组定型后，涉及到的外壳有可能需要开模，模具费用是一笔不小的开支，如开发前期，产品未定型，可以采用手板外壳打样，对外壳的材质和工艺要求不同，也会影响成本。
金属：金属外壳也是和塑胶外壳一样，产品未定型前或数量需求不多，建议采用钣金制样，这样主要是制样交期较短，如批量较大，也建议开模。对于金属外壳有防水等级要求的，也会大大影响到成本，还有就是特殊材质金属外壳要求的，成本会更高。
锂电池的成本主要由电芯、PCM、结构件构成，另需要加上企业的PACK费用、老化费用、管理费用等。同时由于产品技术难度，采购用量，不良率的要求不同，锂电池价格也会相差很大！
锂电池外壳的设计应该注意些什么?
1、极片连接：建议使用超声波或点焊焊接方法，锂电池外壳设计应使极片不受外力。
2、焊锡时间不能超过3秒钟，次数不能超过5次，待极片冷却后才能进行下一次焊锡。
3、严禁直接加热电芯，高于100℃度会损害电芯。
4、锂电池的固定：电池最大面积的一面应该固定在外壳上，安装后电池不能有松动。
5、外壳坚韧度：锂电池外壳应该有足够的机械强度使电池免受机械撞击。
6、焊接铬铁的温度必须可控且可防静电，温度不能超过350℃。
锂电池外壳材料有哪些种类？
一、钢壳
早期方形锂离子电池大多为钢壳，多用于手机电池，后由于钢壳重量比能量低，且安全性差，逐步被铝壳和软包装锂离子电池所替代。
但在柱式锂电池当中，有另外一种景象，绝大部分厂商都以钢材作为电池外壳材质，因为钢质材料的物理稳定性，抗压力远远高于铝壳材质，在各个厂家的设计结构优化后，安全装置已经放置在电池芯内部，钢壳柱式电池的安全性已经达到了一个新的高度，目前绝大部分的笔记型电脑电池的电芯均以钢壳作为载体的。
二、铝壳
铝壳是一种用铝合金材料制造出来的电池外壳，主要应用于方型锂离子电池上，锂电采用铝壳包装的原因在于它的轻重量与比钢壳更安全上。
铝壳设计有方角和圆角两种，铝壳的材质一般为铝锰合金，它含有的主要合金成分有Mn、Cu、Mg、Si、Fe等，这五种合金在锂电池铝壳中发挥着不同的作用，如Cu和Mg是提高强度与硬度，Mn提高耐腐蚀性，Si能增强含镁铝合金的热处理效果，Fe可以提高高温强度。
铝壳合金材料构造有着显著的安全性能考虑，这种安全性能可以用材质厚度与鼓胀系数来表示。同样容量的锂电池之所以比钢壳的轻，就是因为铝壳可以做的更薄。
锂电池在外观设计方面非常重要。外观精美是一方面，其最重要的是能保护电池芯和内部电路，让整体电池达到防水、防震等特殊要求。
锂电池相比如铅酸、镍铬、镍氢等传统电池，不产生任何铅、汞、镉等有毒有害重金属元素和物质，相对污染较小。
