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為充電過電壓分流放電支路電阻;3為分流放電支路操控用開關(guān)器材;4為過流檢測維護(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,放電過電流及短路檢測引腳VM,電池正端VDD,電池負(fù)端VSS等);7為充電過電壓維護(hù)信號經(jīng)光耦阻隔后構(gòu)成并聯(lián)聯(lián)系驅(qū)動主電路中充電操控用MOS管柵極;8為放電欠電壓、過流、短路維護(hù)信號經(jīng)光耦阻隔后構(gòu)成串聯(lián)聯(lián)系驅(qū)動主電路中放電操控用MOS管柵極;9為充電操控開關(guān)器材;10為放電操控開關(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)鋰離子電池組電池數(shù)目確定，串聯(lián)運(yùn)用，別離對所對應(yīng)單節(jié)鋰離子電池的充放電、過流、短路狀況進(jìn)行維護(hù)。該體系在充電維護(hù)的同時，經(jīng)過維護(hù)芯片操控分流放電支路開關(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。

當(dāng)鋰離子電池組充電時，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、放電操控開關(guān)器材、充電操控開關(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)芯片的充電過電壓維護(hù)操控信號經(jīng)光耦阻隔后并聯(lián)輸出，為主電路中充電開關(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)入過電壓維護(hù)狀況，則由過電壓維護(hù)信號操控并聯(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，同時將串接在充電回路中的對應(yīng)單體鋰離子電池斷離出充電回路。

鋰離子電池組串聯(lián)充電時，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，相應(yīng)的過電壓維護(hù)信號操控分流放電支路的開關(guān)器材閉合，在原電池兩頭并聯(lián)上一個分流電阻。依據(jù)電池的PNGV等效電路模型，此時分流支路電阻相當(dāng)于先充溢的單節(jié)鋰離子電池的負(fù)載，該電池經(jīng)過其放電，使電池端電壓維持在充溢狀況附近一個極小的范圍內(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)入過電壓維護(hù)狀況時，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)操控信號均變低，無法為主電路中的充電操控開關(guān)器材供給柵極偏壓，使其關(guān)斷，主回路斷開，即完結(jié)均衡充電，充電進(jìn)程完結(jié)。

當(dāng)電池組放電時，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-、充電操控開關(guān)器材、放電操控開關(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)、過流和短路維護(hù)操控信號經(jīng)光耦阻隔后串聯(lián)輸出，為主電路中放電開關(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流和短路等特殊狀況，對應(yīng)的單節(jié)鋰離子電池放電維護(hù)操控信號變低，無法為主電路中的放電操控開關(guān)器材供給柵極偏壓，使其關(guān)斷，主回路斷開，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，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關(guān)器材可依據(jù)外部電路要求滿意的最大作業(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、維護(hù)延遲時刻等選型。

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，驗證該規(guī)劃方法的可行性。為簡單起見，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封裝為一個子體系，使全體模型表達(dá)時更為簡潔。

維護(hù)芯片子體系模型重要用邏輯運(yùn)算模塊、符號函數(shù)模塊、一維查表模塊、積分模塊、延時模塊、開關(guān)模塊、數(shù)學(xué)運(yùn)算模塊等模仿了維護(hù)動作的時序與邏輯。因為仿真環(huán)境與真實電路存在必定的差別，仿真時不需求濾波和強(qiáng)弱電阻隔，而且剩余的模塊簡單導(dǎo)致仿真時刻的冗長。因而，在實踐仿真進(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。樹立完整的體系仿真模型時，要注意不同模塊的輸入輸出數(shù)據(jù)和信號類型可能存在差異，必須正確排列模塊的連接次序，必要時進(jìn)行數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)化，模型中用電壓檢測模塊完結(jié)了強(qiáng)弱信號的轉(zhuǎn)化連接問題。

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

體系實驗

實踐運(yùn)用中，針對某品牌電動自行車生產(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)重要分為電壓測驗和電流測驗兩部分。電壓測驗包含充電功用檢測過電壓、均充以及放電功用檢測欠電壓兩步。能夠選擇選用電池模仿電源供應(yīng)器替代實踐的電池組進(jìn)行測驗，因為多節(jié)電池串聯(lián)，該方法一次投入的測驗本錢較高。也能夠運(yùn)用安裝好的電池組直接進(jìn)行測驗，對電池組循環(huán)充放電，觀測過壓和欠壓時維護(hù)裝置是否正常動作，記錄過充維護(hù)時各節(jié)電池的實時電壓，判別均衡充電的功用。但此方法一次測驗耗費時刻較長。對電池組作充電功用檢測時，選用3位半精度電壓表對10節(jié)電池的充電電壓監(jiān)測，可見各節(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,滿充電壓4.2V、電壓誤差小于50mV。電流測驗部分包含過流檢測和短路檢測兩步。過流檢測可在電阻負(fù)載與電源回路間串接一電流表，緩慢減小負(fù)載，當(dāng)電流增大到過流值時，看電流表是否指示斷流。短路檢測可直接短接電池組正負(fù)極來觀測電流表狀況。在確定器材無缺，電路焊接無誤的前提下，也可直接經(jīng)過維護(hù)板上電源指示燈的狀況進(jìn)行電流測驗。

實踐運(yùn)用中，考慮到外部攪擾可能會引起電池電壓不安穩(wěn)的狀況，這樣會形成電壓極短時刻的過壓或欠壓，從而導(dǎo)致電池維護(hù)電路錯誤判別，因而在維護(hù)芯片配有相應(yīng)的延時邏輯，必要時可在維護(hù)板上添加延時電路，這樣將有用下降外部攪擾形成維護(hù)電路誤動作的可能性。因為電池組不作業(yè)時，維護(hù)板上各開關(guān)器材處于斷開狀況，故靜態(tài)損耗幾乎為0。當(dāng)體系作業(yè)時，重要損耗為主電路中2個MOS管上的通態(tài)損耗，當(dāng)充電狀況下均衡電路作業(yè)時，分流支路中電阻熱損耗較大，但時刻較短，全體動態(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)測驗，該維護(hù)電路的規(guī)劃能夠滿意串聯(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)行過充電、過放電的維護(hù)，同時完結(jié)均衡充電功用。

依據(jù)運(yùn)用的需求，在改變維護(hù)芯片型號和串聯(lián)數(shù)，電路中開關(guān)器材和能耗元件的功率等級之后，可對恣意結(jié)構(gòu)和電壓等級的動力鋰離子電池組完結(jié)維護(hù)和均充。如選用臺灣富晶公司的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)品價格合理，經(jīng)3年商場查驗無返修產(chǎn)品。