選用單節(jié)鋰離子電池維護(hù)芯片規(guī)劃的具有均衡充電才能的鋰離子電池組維護(hù)板。其間：1為單節(jié)鋰離子電池;2為充電過(guò)電壓分流放電支路電阻;3為分流放電支路操控用開(kāi)關(guān)器材;4為過(guò)流檢測(cè)維護(hù)電阻;5為省掉的鋰離子電池維護(hù)芯片及電路連接部分;6為單節(jié)鋰離子電池維護(hù)芯片(一般包含充電操控引腳CO,放電操控引腳DO,放電過(guò)電流及短路檢測(cè)引腳VM,電池正端VDD,電池負(fù)端VSS等);7為充電過(guò)電壓維護(hù)信號(hào)經(jīng)光耦阻隔后構(gòu)成并聯(lián)聯(lián)系驅(qū)動(dòng)主電路中充電操控用MOS管柵極;8為放電欠電壓、過(guò)流、短路維護(hù)信號(hào)經(jīng)光耦阻隔后構(gòu)成串聯(lián)聯(lián)系驅(qū)動(dòng)主電路中放電操控用MOS管柵極;9為充電操控開(kāi)關(guān)器材;10為放電操控開(kāi)關(guān)器材;11為操控電路;12為主電路;13為分流放電支路。單節(jié)鋰離子電池維護(hù)芯片數(shù)目依據(jù)鋰離子電池組電池?cái)?shù)目確定，串聯(lián)運(yùn)用，別離對(duì)所對(duì)應(yīng)單節(jié)鋰離子電池的充放電、過(guò)流、短路狀況進(jìn)行維護(hù)。該體系在充電維護(hù)的同時(shí)，經(jīng)過(guò)維護(hù)芯片操控分流放電支路開(kāi)關(guān)器材的通斷完結(jié)均衡充電，該方法有別于傳統(tǒng)的在充電器端完結(jié)均衡充電的做法，下降了鋰離子電池組充電器規(guī)劃運(yùn)用的本錢(qián)。

當(dāng)鋰離子電池組充電時(shí)，外接電源正負(fù)極別離接電池組正負(fù)極BAT+和BAT-兩頭，充電電流流經(jīng)電池組正極BAT+、電池組中單節(jié)鋰離子電池1～N、放電操控開(kāi)關(guān)器材、充電操控開(kāi)關(guān)器材、電池組負(fù)極BAT-,電流流向如圖2所示。

體系中操控電路部分單節(jié)鋰離子電池維護(hù)芯片的充電過(guò)電壓維護(hù)操控信號(hào)經(jīng)光耦阻隔后并聯(lián)輸出，為主電路中充電開(kāi)關(guān)器材的導(dǎo)通供給柵極電壓;如某一節(jié)或幾節(jié)鋰離子電池在充電進(jìn)程中先進(jìn)入過(guò)電壓維護(hù)狀況，則由過(guò)電壓維護(hù)信號(hào)操控并聯(lián)在單節(jié)鋰離子電池正負(fù)極兩頭的分流放電支路放電，同時(shí)將串接在充電回路中的對(duì)應(yīng)單體鋰離子電池?cái)嚯x出充電回路。

鋰離子電池組串聯(lián)充電時(shí)，忽略單節(jié)電池容量差別的影響，一般內(nèi)阻較小的電池先充溢。此時(shí)，相應(yīng)的過(guò)電壓維護(hù)信號(hào)操控分流放電支路的開(kāi)關(guān)器材閉合，在原電池兩頭并聯(lián)上一個(gè)分流電阻。依據(jù)電池的PNGV等效電路模型，此時(shí)分流支路電阻相當(dāng)于先充溢的單節(jié)鋰離子電池的負(fù)載，該電池經(jīng)過(guò)其放電，使電池端電壓維持在充溢狀況附近一個(gè)極小的范圍內(nèi)。假設(shè)第1節(jié)鋰離子電池先充電完結(jié)，進(jìn)入過(guò)電壓維護(hù)狀況，則主電路及分流放電支路中電流流向如圖3所示。當(dāng)一切單節(jié)電池均充電進(jìn)入過(guò)電壓維護(hù)狀況時(shí)，悉數(shù)單節(jié)鋰離子電池電壓巨細(xì)在誤差范圍內(nèi)徹底相等，各節(jié)維護(hù)芯片充電維護(hù)操控信號(hào)均變低，無(wú)法為主電路中的充電操控開(kāi)關(guān)器材供給柵極偏壓，使其關(guān)斷，主回路斷開(kāi)，即完結(jié)均衡充電，充電進(jìn)程完結(jié)。

當(dāng)電池組放電時(shí)，外接負(fù)載別離接電池組正負(fù)極BAT+和BAT-兩頭，放電電流流經(jīng)電池組負(fù)極BAT-、充電操控開(kāi)關(guān)器材、放電操控開(kāi)關(guān)器材、電池組中單節(jié)鋰離子電池N～1和電池組正極BAT+,電流流向如圖4所示。體系中操控電路部分單節(jié)鋰離子電池維護(hù)芯片的放電欠電壓維護(hù)、過(guò)流和短路維護(hù)操控信號(hào)經(jīng)光耦阻隔后串聯(lián)輸出，為主電路中放電開(kāi)關(guān)器材的導(dǎo)通供給柵極電壓;一旦電池組在放電進(jìn)程中遇到單節(jié)鋰離子電池欠電壓或許過(guò)流和短路等特殊狀況，對(duì)應(yīng)的單節(jié)鋰離子電池放電維護(hù)操控信號(hào)變低，無(wú)法為主電路中的放電操控開(kāi)關(guān)器材供給柵極偏壓，使其關(guān)斷，主回路斷開(kāi)，即完畢放電運(yùn)用進(jìn)程。

一般鋰離子電池選用恒流-恒壓(TAPER)型充電操控，恒壓充電時(shí)，充電電流近似指數(shù)規(guī)律減小。體系中充放電主回路的開(kāi)關(guān)器材可依據(jù)外部電路要求滿(mǎn)意的最大作業(yè)電流和作業(yè)電壓選型。

操控電路的單節(jié)鋰離子電池維護(hù)芯片可依據(jù)待維護(hù)的單節(jié)鋰離子電池的電壓等級(jí)、維護(hù)延遲時(shí)刻等選型。

單節(jié)電池兩頭并接的放電支路電阻可依據(jù)鋰離子電池充電器的充電電壓巨細(xì)以及鋰離子電池的參數(shù)和放電電流的巨細(xì)計(jì)算得出。均衡電流應(yīng)合理選擇，假如太小，均衡效果不明顯;假如太大，體系的能量損耗大，均衡功率低，對(duì)鋰離子電池組熱辦理要求高，一般電流巨細(xì)可規(guī)劃在50～100mA之間。

分流放電支路電阻可選用功率電阻或電阻網(wǎng)絡(luò)完結(jié)。這里選用電阻網(wǎng)絡(luò)完結(jié)分流放電支路電阻較為合理，能夠有用消除電阻誤差的影響，此外，還能起到下降熱功耗的效果。

均衡充電維護(hù)板電路作業(yè)仿真模型

依據(jù)上述均衡充電維護(hù)板電路作業(yè)的根本原理，在Matlab/Simulink環(huán)境下搭建了體系仿真模型，模仿鋰離子電池組充放電進(jìn)程中維護(hù)板作業(yè)的狀況，驗(yàn)證該規(guī)劃方法的可行性。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，給出了鋰離子電池組僅由2節(jié)鋰離子電池串聯(lián)的仿真模型，如圖5所示。

模型中用受控電壓源替代單節(jié)鋰離子電池，模仿電池充放電的狀況。圖5中，Rs為串聯(lián)電池組的電池總內(nèi)阻，RL為負(fù)載電阻，Rd為分流放電支路電阻。所選用的單節(jié)鋰離子電池維護(hù)芯片S28241封裝為一個(gè)子體系，使全體模型表達(dá)時(shí)更為簡(jiǎn)潔。

維護(hù)芯片子體系模型重要用邏輯運(yùn)算模塊、符號(hào)函數(shù)模塊、一維查表模塊、積分模塊、延時(shí)模塊、開(kāi)關(guān)模塊、數(shù)學(xué)運(yùn)算模塊等模仿了維護(hù)動(dòng)作的時(shí)序與邏輯。因?yàn)榉抡姝h(huán)境與真實(shí)電路存在必定的差別，仿真時(shí)不需求濾波和強(qiáng)弱電阻隔，而且剩余的模塊簡(jiǎn)單導(dǎo)致仿真時(shí)刻的冗長(zhǎng)。因而，在實(shí)踐仿真進(jìn)程中，去除了濾波、光耦阻隔、電平調(diào)度等電路，并把為大電流分流規(guī)劃的電阻網(wǎng)絡(luò)改為單電阻，下降了仿真體系的雜亂程度。樹(shù)立完整的體系仿真模型時(shí)，要注意不同模塊的輸入輸出數(shù)據(jù)和信號(hào)類(lèi)型可能存在差異，必須正確排列模塊的連接次序，必要時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)類(lèi)型的轉(zhuǎn)化，模型中用電壓檢測(cè)模塊完結(jié)了強(qiáng)弱信號(hào)的轉(zhuǎn)化連接問(wèn)題。

仿真模型中受控電壓源的給定信號(hào)在波形大體一致的前提下可有微小差別，以代表電池個(gè)體充放電的差異。圖6為電池組中單節(jié)電池電壓檢測(cè)仿真成果，可見(jiàn)選用過(guò)流放電支路均充的辦法，該電路可正常作業(yè)。

體系實(shí)驗(yàn)

實(shí)踐運(yùn)用中，針對(duì)某品牌電動(dòng)自行車(chē)生產(chǎn)廠的需求，規(guī)劃完結(jié)了2組并聯(lián)、10節(jié)串聯(lián)的36V8Ah錳酸鋰動(dòng)力鋰電池組維護(hù)板，其間單節(jié)鋰離子電池維護(hù)芯片選用日本精工公司的S28241,維護(hù)板重要由主電路、操控電路、分流放電支路以及濾波、光耦阻隔和電平調(diào)度電路等部分組成，其根本結(jié)構(gòu)如圖7所示。放電支路電流選擇在800mA左右，選用510電阻串并聯(lián)構(gòu)成電阻網(wǎng)絡(luò)。

調(diào)試作業(yè)重要分為電壓測(cè)驗(yàn)和電流測(cè)驗(yàn)兩部分。電壓測(cè)驗(yàn)包含充電功用檢測(cè)過(guò)電壓、均充以及放電功用檢測(cè)欠電壓兩步。能夠選擇選用電池模仿電源供應(yīng)器替代實(shí)踐的電池組進(jìn)行測(cè)驗(yàn)，因?yàn)槎喙?jié)電池串聯(lián)，該方法一次投入的測(cè)驗(yàn)本錢(qián)較高。也能夠運(yùn)用安裝好的電池組直接進(jìn)行測(cè)驗(yàn)，對(duì)電池組循環(huán)充放電，觀測(cè)過(guò)壓和欠壓時(shí)維護(hù)裝置是否正常動(dòng)作，記錄過(guò)充維護(hù)時(shí)各節(jié)電池的實(shí)時(shí)電壓，判別均衡充電的功用。但此方法一次測(cè)驗(yàn)耗費(fèi)時(shí)刻較長(zhǎng)。對(duì)電池組作充電功用檢測(cè)時(shí)，選用3位半精度電壓表對(duì)10節(jié)電池的充電電壓監(jiān)測(cè)，可見(jiàn)各節(jié)電池都在正常作業(yè)電壓范圍內(nèi)，而且單體之間的差異很小，充電進(jìn)程中電壓誤差小于100mV,滿(mǎn)充電壓4.2V、電壓誤差小于50mV。電流測(cè)驗(yàn)部分包含過(guò)流檢測(cè)和短路檢測(cè)兩步。過(guò)流檢測(cè)可在電阻負(fù)載與電源回路間串接一電流表，緩慢減小負(fù)載，當(dāng)電流增大到過(guò)流值時(shí)，看電流表是否指示斷流。短路檢測(cè)可直接短接電池組正負(fù)極來(lái)觀測(cè)電流表狀況。在確定器材無(wú)缺，電路焊接無(wú)誤的前提下，也可直接經(jīng)過(guò)維護(hù)板上電源指示燈的狀況進(jìn)行電流測(cè)驗(yàn)。

實(shí)踐運(yùn)用中，考慮到外部攪擾可能會(huì)引起電池電壓不安穩(wěn)的狀況，這樣會(huì)形成電壓極短時(shí)刻的過(guò)壓或欠壓，從而導(dǎo)致電池維護(hù)電路錯(cuò)誤判別，因而在維護(hù)芯片配有相應(yīng)的延時(shí)邏輯，必要時(shí)可在維護(hù)板上添加延時(shí)電路，這樣將有用下降外部攪擾形成維護(hù)電路誤動(dòng)作的可能性。因?yàn)殡姵亟M不作業(yè)時(shí)，維護(hù)板上各開(kāi)關(guān)器材處于斷開(kāi)狀況，故靜態(tài)損耗幾乎為0。當(dāng)體系作業(yè)時(shí)，重要損耗為主電路中2個(gè)MOS管上的通態(tài)損耗，當(dāng)充電狀況下均衡電路作業(yè)時(shí)，分流支路中電阻熱損耗較大，但時(shí)刻較短，全體動(dòng)態(tài)損耗在電池組正常作業(yè)的周期內(nèi)處于能夠接受的水平。

經(jīng)測(cè)驗(yàn)，該維護(hù)電路的規(guī)劃能夠滿(mǎn)意串聯(lián)鋰離子電池組維護(hù)的需求，維護(hù)功用齊全，能可靠地進(jìn)行過(guò)充電、過(guò)放電的維護(hù)，同時(shí)完結(jié)均衡充電功用。

依據(jù)運(yùn)用的需求，在改變維護(hù)芯片型號(hào)和串聯(lián)數(shù)，電路中開(kāi)關(guān)器材和能耗元件的功率等級(jí)之后，可對(duì)恣意結(jié)構(gòu)和電壓等級(jí)的動(dòng)力鋰離子電池組完結(jié)維護(hù)和均充。如選用臺(tái)灣富晶公司的FS361A單節(jié)鋰離子電池維護(hù)芯片可完結(jié)3組并聯(lián)、12串磷酸鐵鋰離子電池組維護(hù)板規(guī)劃等。最終的多款工業(yè)產(chǎn)品價(jià)格合理，經(jīng)3年商場(chǎng)查驗(yàn)無(wú)返修產(chǎn)品。