动力锂电池组充电管理电路设计方案
时间：07-17
来源：互联网
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内的平均值；U0 为输出电压；Ui 为输入电压；T 为开关周期；ton为Q3 处于通态的时间；toff 为Q3 处于断态的时间。令UL = 0 ，在电感电流连续的工作过程中有：
由于单个锂电池的电压过小，为得到更大的工作电压，一般需要将锂电池串联使用。电池组充电过程中，需要对每个电池的电压情况进行实时监控，以保证每个电池工作在正常工作状态下，避免发生过充现象，损坏锂电池。
串联锂电池电池组中，各个锂电池的基准电平不同。假设电池组中的电池电压分别为a1 ， a2 ， ？，则对地第一节电池电压为a1 ， 第二节电池电压为a1 + a2 ， 以此类推。
在电压监控中我们需要对各个电池的实时电压进行比较，就必须设计一定的电路，将各个电池的电压转化到同一基准上。采取光耦隔离取样的方法可以实现电平转化，考虑到线性光耦价格是普通光耦的10 倍以上，出于工程中成本控制需要，将普通光耦线性化连接以实现电压的采集和实时监控。
在如图4 所示的单体电池电压监控电路中，使用了同一型号同一批次的两个普通光耦器件和两个运算放大器。两个光耦中，一个用于输出，另外一个用于反馈。反馈用来补偿发光二极管时间、温度特性上的非线性。
由电路可知：
所以，有：
2. 4 部分分流控制电路
如图5 分流控制电路所示，充电过程中，当某一单体电压明显高于组内其他电池时，CPU 将控制端口拉高，则Q1 导通，Q2 基极电位被拉低，Q2 导通，部分电能从旁路电阻R4 分流，降低该电池充电速率，从而实现电池组各单体电池充电速率同步。
电流大，充电器整体发热量大，工作稳定性差。电流小，电压调整幅度小，速率可调整幅度小。经反复实验，当Iequ≈0. 1 Icharge 时，调整能力和发热量达到最佳平衡状态。
由于充电时Ubat 的范围为3~4 V ，该充电电池标称容量为2 000 mAh ，最大充电电流为2 A. 综合上面因素，R4 选择将两个47 Ω 电阻并联。
3 结束语
由于单体锂电池在制造工艺、工作环境等方面的差别，会造成锂电池组串联充电的不平衡性。运用部分分流法设计的能耗型锂电池组均衡充电器，良好地解决了电池组充电的不平衡问题。有效地防止过充现象，提高了锂电池使用的安全性，增加了电池组的充电容量，延长了锂电池组的使用寿命。经过反复试验，选择最适参数，控制了发热量，保证了充电器的长期稳定工作。在设计过程中，充分考虑了实际生产的需求。在保证实用性和可靠性的前提下，简化设计，选择常用器件，提高了性价比，具有良好的应用前景。
由于单个锂电池的电压过小，为得到更大的工作电压，一般需要将锂电池串联使用。电池组充电过程中，需要对每个电池的电压情况进行实时监控，以保证每个电池工作在正常工作状态下，避免发生过充现象，损坏锂电池。
串联锂电池电池组中，各个锂电池的基准电平不同。假设电池组中的电池电压分别为a1 ， a2 ， ？，则对地第一节电池电压为a1 ， 第二节电池电压为a1 + a2 ， 以此类推。
在电压监控中我们需要对各个电池的实时电压进行比较，就必须设计一定的电路，将各个电池的电压转化到同一基准上。采取光耦隔离取样的方法可以实现电平转化，考虑到线性光耦价格是普通光耦的10 倍以上，出于工程中成本控制需要，将普通光耦线性化连接以实现电压的采集和实时监控。
在如图4 所示的单体电池电压监控电路中，使用了同一型号同一批次的两个普通光耦器件和两个运算放大器。两个光耦中，一个用于输出，另外一个用于反馈。反馈用来补偿发光二极管时间、温度特性上的非线性。
图4 电压监控电路
在图4 中：
由电路可知：
所以，有：
2. 4 部分分流控制电路
如图5 分流控制电路所示，充电过程中，当某一单体电压明显高于组内其他电池时，CPU 将控制端口拉高，则Q1 导通，Q2 基极电位被拉低，Q2 导通，部分电能从旁路电阻R4 分流，降低该电池充电速率，从而实现电池组各单体电池充电速率同步。
图5 分流控制电路
均衡电流大小的选择会直接影响充电器的性能。电流大，充电器整体发热量大，工作稳定性差。电流小，电压调整幅度小，速率可调整幅度小。经反复实验，当Iequ≈0. 1 Icharge 时，调整能力和发热量达到最佳平衡状态。
由于充电时Ubat 的范围为3~4 V ，该充电电池标称容量为2 000 mAh ，最大充电电流为2 A. 综合上面因素，R4 选择将两个47 Ω 电阻并联。
3 结束语
由于单体锂电池在制造工艺、工作环境等方面的差别，会造成锂电池组串联充电的不平衡性。运用部分分流法设计的能耗型锂电池组均衡充电器，良好地解决了电池组充电的不平衡问题。有效地防止过充现象，提高了锂电池使用的安全性，增加了电池组的充电容量，延长了锂电池组的使用寿命。经过反复试验，选择最适参数，控制了发热量，保证了充电器的长期稳定工作。在设计过程中，充分考虑了实际生产的需求。在保证实用性和可靠性的前提下，简化设计，选择常用器件，提高了性价比，具有良好的应用前景。
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