凹凸科技：电池均衡管理技术提高电池寿命

　　凹凸科技(O2Micro)自95年创立以来，15年来卖出了11亿多颗芯片。这对一家专注于特定领域的产品和解决方案的IC公司来说，可谓是相当不错的成绩。这家由华人创立，在纳斯达克上市的专业芯片设计公司，一直致力于电池管理系统解决方案的研发，被IEEE认定为电源管理领域专利领先厂商。

　　不久前，在CIBF国际电池展上，光电新闻网就如何提高储电池寿命等问题采访了凹凸科技智能电池事业部产品经理侯晓华先生。

强强联手，及客户所及

太阳能发电站有并网发电模式，有离网发电模式。离网发电站一般都建在比较偏远的地区，需要将电能存储在电池中，最常用的就是铅酸电池。虽然铅酸电池可以说是最安全的电池，但其缺点也很明显：体积笨重，使得安装和维护麻烦，加上使用寿命只有2年，导致运输和维护成本都很高。而目前太阳能板的成本越来越低，这给太阳能系统解决方案提出了尖锐的挑战——降低成本。

凹凸科技智能电池事业部产品经理侯晓华先生

凹凸科技（O2Micro）在电池管理方面经验丰富，均衡技术能够做到对单体电池的状态进行监控和调整，延长了电池组合的寿命。从2年增加到3-4年。而且电池的状况可以远程传给终端进行控制，客户不必派专人去现场维护，这大大减少了维护的麻烦，给使用者生活和厂商的售后带来便利，减少铅的使用和回收成本，做到正真意义上的节能减排。凹凸科技（O2Micro）的电池管理解决方案弥补了铅酸电池维护成本高和寿命短的不足，使整个离网太阳能方案的成本降低了许多。据悉，国内光伏产业的某领军企业已和凹凸科技(O2Micro)正式签订企业合作备忘录，强强联手共同推进光伏产业的发展。

电池均衡管理技术提高电池寿命，降低维护成本

造成电池不均衡的原因何在？侯晓华先生解答道，电池的自放电不同会导致相同容量电池之间的初始容量产生差异。生产过程和材料的差异也会导致电池不均衡，尽管实施严格的生产操作标准，可以将性能和内阻抗的初始误差降到最低，然而随着电池的老化，初始误差会越来越大，不均衡也会越来越明显。不同的生产批次之间的初始差异损失也是电池不均衡的原因之一，如果使用不同批次的电池做成一个电池板，初始差异损失会产生电池不均衡，并随着时间的推移加剧。另外，不同的回路泄漏、不同的工作条件也可导致电池不均衡。这些问题看似很小，但是集腋成裘，终成大患。

凹凸科技（O2Micro）的电池均衡管理技术，可以让电池的寿命提高50%-100%，大大增加离网的太阳能系统以及电池储能系统的附加值。由于铅酸电池是由多节电池串联起来的，因自放电等原因，会导致每节电池的初始容量都不一样，但是其充电电流是一样的，所以充电时有的电池充饱了，有的电池还没充饱，先充饱的电池就处于过充状态，这对电池的寿命影响非常大。而且过充时会产生气体，让电解液减少，还会让电池容量变小。凹凸科技（O2Micro）的电池均衡管理技术可以解决这一难题，在充电时让容量多的充慢一点容量少的充快一点，让多节电池尽量做到一起充饱，做到真正意义上的多节电池均衡充电，这样就避免了由于电池过充而导致的电池使用寿命缩短问题。

按需均衡放电技术（BOD）充分发挥电池性能

凹凸科技（O2Micro）的电池均衡管理技术的核心就是按需放电智能均衡技术，可以在充分发挥电池性能的前提下实现均衡管理。按需均衡放电技术（Battery Bleeding On Demand：BOD），使用智能均衡控制计算法，它可以高效均衡电池。其技术亮点如下：在充电和待机状态下，支持BOD；可编程的内部和外部放电电流；如果使用外部放电，外部放电电阻器就可以控制电流；可设置均衡电压起始点，均衡电路工作开始时间可以由这个电压值控制；可编程设置控制放电电池数量；通过同时均衡多个电池，调节的速度加快；如果用外部MCU，可以随时用软件来控制放电；放电与电池电压同步，不会降低精确度。

高精确度ADC定期扫描所有电池的电压，每一轮都可以对比所有最新搜集的电池电压数据，并更新BOD状况。MCU也可以通过I2C总线来获取电压数据，通过设定相应放电寄存器（缓存器）的位数来控制实时放电。

在高效铅酸电池和锂电池组应用中，均衡技术是必需的。跟能量转换方法相比，BOD技术成本更低，可靠性更高。通过现场充电和放电周期测试，BOD技术被证明有效，现已被应用于凹凸科技（O2Micro）的电池管理芯片OZ890/OZ8920/OZ8940/OZ8930中。该系列芯片为电动自行车/电池式电动工具提供电池管理方案，并且在客户端的设备上得以应用，受到客户的认可和好评。目前该电池管理系统已经进入量产阶段，并被广泛用于电动汽车、储能和动力电池等。

分布式发电解决方案提高太阳能板发电效率

除太阳能发电站外，光电建筑一体化近年来也逐渐走向成熟，如世博会中国馆就采用了类似的屋顶系统。由于建筑物的外形、朝向、遮挡等复杂情况会导致每块太阳能板的功率不一样，如果直接进行串行控制效率就会非常低。凹凸科技（O2Micro）的分布式发电解决方案在这种情况下很有优势：

分布式发电方案（如下图左所示），给每个太阳能板增加微型逆变器并单独管理，并集成最大功率跟踪技术，这样就避免了每个面板间发电功率不一样而造成的影响，提高了太阳能的收集效率。随着国家太阳能发电补贴政策的成熟，加上正在不断推进智能电网建设，相信不久后便能在合理的成本控制下，实现大规模的应用。

　　微型转换器方案（如下图右所示），给每个太阳能板增加微型转换器并单独管理，并集成最大功率跟踪技术，提高了太阳能收集效率。太阳能电池之间共用一个大功率DC-AC转换器，这样系统成本就会低很多。针对高转换效率和系统低成本2种不同需求，凹凸科技（O2Micro）都有不同的解决方案，以供客户在不同的补贴政策下选择使用。