锂离子电池充电的系统抖动问题解决方案

前言

在设计锂离子电池充电器时，会因为充电电流波动导致电压波动，系统异常。

所以分析了锂离子电池的特性，给出了几种解决方法。

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理论

锂电池简单地可看做一个理想电压源和电阻串联的模型，充电或放电过程中，电池内阻会分压，电流越大，分压越大，电压离真实电压越远。

电池包空载且不处于充电状态下，电流几乎为0，此时测到的电压最接近真实电压。

充电器给电池包充电，电流越大，电池包电压抬升越多。

电池包给负载放电，电流越大，电池包电压下降越多。

充电策略

之前做过的项目，控制策略比较简单，即涓充（13-15）、恒压（15-20.7）、恒流（20.7-21），涓充和恒压均输出0.5A，恒流输出4A。

实际测试

实际测试中，5S电池（5节串联）无输入输出时为18.5V，4A充电为18.9V，4A放电为17.9V，可估算出内阻大约为0.1Ω。

理论上，在充电过程中，恒流4A充到20.7V时，软件判断进入恒流充阶段，此时充电电路副边输出电流变为0.5A，即可进入恒压阶段。

但是，但是，20.7V4A变为0.5A，电压会跌落，变成20.35，此时软件判断为恒流充，又把输出电流变为4A，电压又升上去了。系统抖动很严重（反复横跳，电压螺旋式上升）。

解决方法

法1：做重复判断，即电压到达20.7V之后，需要持续一段时间，才能进入恒压阶段。这样做，系统抖动就不会那么严重。

法2. 如果可以通过软件控制输出电流，那么输出可以是连续性的，即到达20.7V之后，随着电压的升高，电流慢慢减小。这样的话，充电器就不会监测到电池包电压掉落。

法3：因为充电过程中，只会是从预充到恒流再到恒压，所以做一个状态转换。例如，只能从预充到恒流，恒流到恒压，恒压到充满。所以当恒流到恒压时，电池包电压虽然降低了，但是系统状态只能是恒压充。只有当空载或异常，才能重置系统状态。就跟爬楼梯一样，只能一步一步往上爬，除非摔倒或楼梯崩了。

参考

【精选】大电流对电池电压的影响_大电流充电对电池影响-CSDN博客

锂电池特性总结-充放电，新旧识别，常规用法_铅酸 锂电池 自动识别-CSDN博客