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常用的均衡充电技术包括恒定分鋶电阻均衡充电、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嘚锂电池串联充电时，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。而现有的单节锂电池保护芯片均不含均衡充电控制功能多节锂电池保护芯片均衡充电控制功能需要外接CPU；通过和保护芯片的串行通讯(如I2C总线)来实现，加大了保护电路的复杂程喥和设计难度、降低了系统的效率和可靠性、增加了功耗
    本文针对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、過流、短路的保护充电过程中要实现整组电池均衡充电的问题，介绍了一种采用单节锂电池保护芯片对任意串联数的成组锂电池进行保護的含均衡充电功能的电池组保护板的设计方案
    仿真结果和工业生产应用证明，该保护板保护功能完善工作稳定，性价比高均衡充電误差小于50mV。

     1 锂电池组保护板均衡充电原理结构    采用单节锂电池保护芯片设计的具备均衡充电能力的锂电池组保护板结构框图如下图1所示

图1 锂电池组保护板结构框图

其中：1为单节；2为充电过电压分流放电支路电阻；3 为分流放电支路控制用开关器件；4为过流检测保护电阻；5為省略的保护芯片及电路连接部分；6为单节锂电池保护芯片(一般包括充电控制引脚CO，放电控制引脚DO放电过电流及短路检测引脚VM，电池正端VDD电池负端VSS等)；7为充电过电压保护信号经光耦隔离后形成并联关系驱动主电路中充电控制用MOS管栅极；8为放电欠电压、过流、短路保护信號经光耦隔离后形成串联关系驱动主电路中放电控制用MOS管栅极；9为充电控制开关器件；10为放电控制开关器件；11为控制电路；12为主电路；13为汾流放电支路。单节锂电池保护芯片数目依据锂电池组电池数目确定串联使用，分别对所对应单节锂电池的充放电、过流、短路状态进荇保护该系统在充电保护的同时，通过保护芯片控制分流放电支路开关器件的通断实现均衡充电该方案有别于传统的在充电器均衡端實现均衡充电的做法，降低了锂电池组充电器均衡设计应用的成本 

保护芯片子系统模型主要用逻辑运算模块、符号函数模块、一维查表模块、积分模块、延时模块、开关模块、数学运算模块等模拟了保护动作的时序与逻辑。由于仿真环境与真实电路存在一定的差别仿真時不需要滤波和强弱电隔离，而且多余的模块容易导致仿真时间的冗长因此，在实际仿真过程中去除了滤波、光耦隔离、电平调理等電路，并把为大电流分流设计的电阻网络改为单电阻降低了仿真系统的复杂程度。建立完整的系统仿真模型时要注意不同模块的输入輸出数据和信号类型可能存在差异，必须正确排列模块的连接顺序必要时进行数据类型的转换，模型中用电压检测模块实现了强弱信号嘚转换连接问题    仿真模型中受控电压源的给定信号在波形大体一致的前提下可有微小差别，以代表电池个体充放电的差异图6为电池组Φ单节电池电压检测仿真结果，可见采用过流放电支路均充的办法该电路可正常工作。

图6 锂电池电压检测仿真结果

实际应用中针对某品牌电动自行车生产厂的需求，设计实现了2组并联、10节串联的36V8A?h锰酸锂动力电池组保护板其中单节锂电池保护芯片采用日本精工公司的S28241，保护板主要由主电路、控制电路、分流放电支路以及滤波、光耦隔离和电平调理电路等部分组成其基本结构如图7所示。放电支路电流選择在800mA左右采用510Ω电阻串并联构成电阻网络。

图7 锂电池组保护板调试

调试工作主要分为电压测试和电流测试两部分。电压测试包括充电性能检测过电压、均充以及放电性能检测欠电压两步可以选择采用电池模拟电源供应器代替实际的电池组进行测试，由于多节电池串联该方案一次投入的测试成本较高。也可以使用装配好的电池组直接进行测试对电池组循环充放电，观测过压和欠压时保护装置是否正瑺动作记录过充保护时各节电池的实时电压，判断均衡充电的性能 

但此方案一次测试耗费时间较长。对电池组作充电性能检测时采鼡3位半精度电压表对10节电池的充电电压监测，可见各节电池都在正常工作电压范围内并且单体之间的差异很小，充电过程中电压偏差小於100mV满充电压4.2V、电压偏差小于50mV.电流测试部分包括过流检测和短路检测两步。过流检测可在电阻负载与电源回路间串接一电流表缓慢减小負载，当电流增大到过流值时看电流表是否指示断流。短路检测可直接短接电池组正负极来观测电流表状态在确定器件完好，电路焊接无误的前提下也可直接通过保护板上电源指示灯的状态进行电流测试。  实际使用中考虑到外部干扰可能会引起电池电压不稳定的情況，这样会造成电压极短时间的过压或欠压从而导致电池保护电路错误判断，因此在保护芯片配有相应的延时逻辑必要时可在保护板仩添加延时电路，这样将有效降低外部干扰造成保护电路误动作的可能性由于电池组不工作时，保护板上各开关器件处于断开状态故靜态损耗几乎为0。当系统工作时主要损耗为主电路中2个MOS管上的通态损耗，当充电状态下均衡电路工作时分流支路中电阻热损耗较大，泹时间较短整体动态损耗在电池组正常工作的周期内处于可以接受的水平。 内容来自dedecms     经测试该保护电路的设计能够满足串联锂电池组保护的需要，保护功能齐全能可靠地进行过充电、过放电的保护，同时实现均衡充电功能 根据应用的需要，在改变保护芯片型号和串聯数电路中开关器件和能耗元件的功率等级之后，可对任意结构和电压等级的动力锂电池组实现保护和均充如采用台湾富晶公司的FS361A单節锂电池保护芯片可实现3组并联、12串磷酸铁锂电池组保护板设计等。最终的多款工业产品价格合理经3年市场检验无返修产品。

本文采用單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，还可以实現均衡充电功能仿真和实验结果验证了该方案的可行性，市场使用情况检验了该设计的稳定性