文/孫中偉

1 便攜式鋰離子儲(chǔ)能電源擴(kuò)容的重要性

由于人們對(duì)便攜式鋰離子電池儲(chǔ)能電源使用功率、使用時(shí)間的需求與目前電池能量密度小的矛盾，便攜式鋰離子儲(chǔ)能電源的電池能量不足的問(wèn)題日益凸顯。眾所周知，便攜式鋰離子儲(chǔ)能電源的主體是電池，電池重量占有整機(jī)絕大部分的重量。而便攜式鋰離子儲(chǔ)能電源又以其便攜性、輕便性為主要特點(diǎn)，在同等重量的條件下不可能去增大電池組。所以，采用整機(jī)并聯(lián)或備用電池并聯(lián)方式，能有效的解決電池容量不足的問(wèn)題，但并聯(lián)擴(kuò)容在技術(shù)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，也會(huì)遇到多種問(wèn)題，需要設(shè)計(jì)特定的電路使用特地的方法來(lái)避免。

2 便攜式鋰離子儲(chǔ)能電源并聯(lián)擴(kuò)容的電路研究

2.1 并聯(lián)擴(kuò)容的問(wèn)題

由于鋰離子電池內(nèi)阻小，對(duì)于電壓不一致，特別是電壓差異大的電池組，強(qiáng)行并聯(lián)會(huì)出現(xiàn)打火、電流過(guò)大、燒毀接口、保護(hù)板損壞、電池溫度過(guò)高、電池爆炸等危險(xiǎn)情況。另外，當(dāng)并聯(lián)使用的時(shí)候，會(huì)出現(xiàn)兩組電池放電電壓不一致，某組放電溫度過(guò)高等情況。對(duì)以上問(wèn)題，需要在并聯(lián)擴(kuò)容連接的過(guò)程中有步驟的進(jìn)行軟連接與硬連接，在工作的過(guò)程中，需要時(shí)刻監(jiān)控電池組的狀態(tài)，防止以上各類問(wèn)題的出現(xiàn)。

2.2 電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

基于以上問(wèn)題，設(shè)計(jì)出并聯(lián)擴(kuò)容的電路，如圖1所示為便攜式鋰離子儲(chǔ)能電源并聯(lián)擴(kuò)容電路框圖，包含控制電路、通訊電路、限流電阻、限流開(kāi)關(guān)、雙向DC-DC 電路、大電流開(kāi)關(guān)等。其可以內(nèi)置到便攜式鋰離子儲(chǔ)能電源內(nèi)部，也可以獨(dú)立出為一個(gè)擴(kuò)容裝置。

控制電路，是便攜式鋰離子儲(chǔ)能電源并聯(lián)擴(kuò)容電路的核心部分，用于接收及發(fā)送信號(hào)至通訊電路，及對(duì)限流電路、雙向DC-DC電路、大電流開(kāi)關(guān)電路進(jìn)行控制，對(duì)各種狀態(tài)的監(jiān)控、報(bào)警、路徑管理等。

通訊電路，用于對(duì)并聯(lián)的儲(chǔ)能電源1 與儲(chǔ)能電源2 或備用電池之間的通訊信號(hào)處理。

限流電阻與限流開(kāi)關(guān)組合成限流電路，小電流的并聯(lián)，用于對(duì)剛接觸的兩個(gè)并聯(lián)設(shè)備的軟連接。

雙向DC-DC 電路，對(duì)兩個(gè)不同電壓的設(shè)備進(jìn)行電壓的初步平衡，使其電壓基本相同。

大電路開(kāi)關(guān)電路，用于硬連接兩個(gè)設(shè)備。啟動(dòng)該電路，則正式進(jìn)入并聯(lián)。

3 便攜式鋰離子儲(chǔ)能電源并聯(lián)擴(kuò)容的方法研究

并聯(lián)擴(kuò)容的方法步驟研究：基于以上電路，并聯(lián)擴(kuò)容一共需分以下步驟，如圖2所示。

（1）兩個(gè)并聯(lián)設(shè)備通過(guò)線纜對(duì)接；

（2）獲取兩個(gè)并聯(lián)設(shè)備的基本信息，發(fā)送至控制電路；包括設(shè)備類型、電池容量、電池電壓、電流電流、電池溫度等等；

（3）判斷是否可以并聯(lián)；如可以正常以下進(jìn)行并聯(lián)操作，如不可以退出及報(bào)警；

（4）開(kāi)啟限流電路限流開(kāi)關(guān)，通過(guò)大電阻進(jìn)行兩個(gè)并聯(lián)設(shè)備的軟連接，吸收啟動(dòng)的電流尖峰，避免直接硬連接引起的大電流打火等危險(xiǎn)問(wèn)題；

（5）控制雙向DC-DC 電路，由電壓高的設(shè)備向電壓低的設(shè)備進(jìn)行補(bǔ)電；

（6）啟動(dòng)大電流開(kāi)關(guān)；當(dāng)電壓達(dá)到控制電路內(nèi)部設(shè)定的硬連接并聯(lián)條件，啟動(dòng)大電流開(kāi)關(guān)，進(jìn)行并聯(lián)；

（7）監(jiān)控并聯(lián)設(shè)備的基本信息，調(diào)整并聯(lián)條件；保證穩(wěn)定的進(jìn)行并聯(lián)，保證兩者溫度、電流等信息都在控制范圍內(nèi)，保證兩者壓差不大，不出現(xiàn)容量差異特別大的情形。

4 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)便攜式鋰離子儲(chǔ)能電源電池能量、電池密度的不足與人們對(duì)使用時(shí)間、使用功率的這一矛盾分析，提出一種多步驟的擴(kuò)容的電路以及擴(kuò)容方法，通過(guò)通訊電路獲取兩個(gè)并聯(lián)設(shè)備的基本信息，通過(guò)控制電路來(lái)切換限流電路、雙向DC-DC 電路、大電流開(kāi)關(guān)電路的工作狀態(tài)，來(lái)實(shí)現(xiàn)便攜式儲(chǔ)能電源的軟連接以及硬連接，達(dá)到安全，穩(wěn)定的擴(kuò)容效果，此擴(kuò)容方法與電路正應(yīng)用于公司產(chǎn)品，并已申請(qǐng)發(fā)明專利。

圖1：并聯(lián)擴(kuò)容的電路框圖

圖2：并聯(lián)擴(kuò)容的方法