7S锂离子电池保护电路原理

在锂离子电池保护IC产品中,目前最多只有做到4节串联的,因此不少工程师在设计大于4节的锂离子电池保护电路时,会感到资料太少,或缺少现成的产品电路可以研发.

本人在这两年中共接触到四、五种其它公司研发的7节锂离子电池串联保护电路,在这里利用业余时间,一种一种画出来供给大家参考,使工程师免走弯路.

下图是第一种的原理图

上面的这个电路是一家外国公司所研发的早期版本的7节串联锂离子电池保护电路.电路的保护功能较为可靠,并带有简单的充电平衡电路.但该电路有较大的缺点:7S中的电芯耗电不均衡,低几节的电芯静态耗电过大. 小缺点也有一些:电路稍显复杂,难以扩展,成本也没有做到较低.但是作为早期的7S保护电路产品,它的保护功能是完全实现了,具有过充电,过放电和过流及短路保护功能.也有简单的充电平衡功能.

下图是又一家外国公司所设计的7S锂离子电池保护电路.从电路图上可以看出,它的电路已经比第一种中的电路简洁,成本也略为降低,保护功能也能完全实现.其缺点是:成本仍然较高.保护开关置于电芯中间部位,生产组装与批量生产时的测试都会较麻烦.

上面两种电路的共同点是:

都是用2节4S锂离子电池保护IC(MM1414或S-8254)构成一个7S的锂离子电池保护电路.这种电路结构目前仍然有厂家在使用.但这种电路结构较难扩展,受保护IC本身限制.比如,如果想要一个5S的保护电路,这种电路结构就是无法实现的.

下面这是第3种7S锂离子电池保护电路,是国内的一家公司所提供的,也是许多人所关注的用单个保护IC所构成的7S保护电路.这个保护电路的特点是扩展性较好,成本也比较低,静态时功耗最小.另一个特点是第一次将充电回路与放电回路分离,这样在成本上会少一些,放电时的内阻也会更小一些.该电路还有一个特点是,当过充电保护时,被过充电的那节电芯的耗电流会很大,具有一些平衡的功能.不足之处是在过放电保护后的耗电反而会比静态略高.从图中可以看到,上半部分每个电芯的电路都是相同的,而且可以继续往上扩展到10节甚至13节.当然,更多节数时,要考虑MOSFET的耐压了.