畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）鋰電池保護(hù)電路的研發(fā)與設(shè)計(jì)

1、裝訂線畢業(yè)項(xiàng)目報(bào)告紙鋰電池保護(hù)電路的研發(fā)與設(shè)計(jì)摘要鋰離子電池因儲能容量大、使用壽命長、清潔環(huán)保、能量體積比大等眾多優(yōu)點(diǎn)，所以在各行各業(yè)被廣泛使用，逐漸成為了電池的主流產(chǎn)品。然而因鋰電池的能量密度高，也使得難以確保其安全性，所以需要相匹配的電池保護(hù)電路來確保電池以及使用設(shè)備的安全。本文介紹了通過鋰離子電池的充放電特點(diǎn)設(shè)計(jì)一種支持多種規(guī)格鋰電池及電池組的保護(hù)電路的詳細(xì)過程。本文以鋰電池的充放電特點(diǎn)作為研究主體，詳細(xì)闡述了在工作期間對鋰電池充放電過程中對其保護(hù)的研究與設(shè)計(jì)。介紹了鋰電池的特點(diǎn)以及其保護(hù)電路的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢，其次說明了鋰電池的充放電的概念、原理、制定目標(biāo)設(shè)計(jì)參數(shù)以及保護(hù)電路的設(shè)計(jì)過程、

2、實(shí)現(xiàn)方法。關(guān)鍵詞：鋰電池 保護(hù)電路 電池組 li-ion battery protective circuit design and implementationabstractlithium ion battery for energy storage capacity, long service life, clean environmental protection, energy than numerous advantages such as large volume, so in all walks of life to be used extensively, gradually

3、 become the mainstream of the battery products. however, because of the lithium-ion batteries, also make higher energy density to ensure the safety, so need to match the battery protective circuit to ensure the battery and use the safety equipment.this paper introduces the charging and discharging l

4、ithium ion batteries by designing a support characteristics of various specifications of lithium battery and battery pack protection circuits detailed process.based on the characteristics of the charging and discharging lithium batteries as a main body of research, the author expounded in detail wor

5、k of lithium battery charging and discharging during the process of the research and design of its protection. introduces the characteristics of lithium-ion batteries and its protection circuit development present situation and trend, second explains the charging and discharging lithium battery conc

6、ept, principle, set goals of design parameters and protect circuit design process and realization method.keywords: li-ion battery protective circuit battery pack目錄 1.1課題研究背景51.2 課題的研究方向和發(fā)展前景51.2.1鋰電池保護(hù)電路的現(xiàn)狀61.2.2 鋰電池保護(hù)電路的發(fā)展前景71.3 選題的目的和意義71.4 設(shè)計(jì)要求82.1 鋰電池的介紹102.1.1 鋰電池簡介102.1.2 鋰電池的特點(diǎn)102.1.3 鋰電池的充電原

7、理122.1.4 鋰電池的放電原理132.1.5 鋰電池的工作過程142.1.6 鋰電池保護(hù)的必要性14 2.2 鋰電池的保護(hù)功能.15 2.1.1鋰電池保護(hù)回路電路.15 2.2.2 保護(hù)功能剖析.153.3鋰電池保護(hù)電路的制作233.3.1 設(shè)計(jì)電路.233.3.2 確定選用元件的型號及參數(shù).243.3.3 繪制pcb電路板.244.1 實(shí)際電路測試.264.2 理論與實(shí)際對比分析.26 5.1多串保護(hù)電路.26 5.1.1電芯的正確串并聯(lián).26 5.1.2保護(hù)項(xiàng)目及注意事項(xiàng)34致謝.36參考文獻(xiàn).37附錄附1 鋰電池保護(hù)電路電路圖38附2 鋰電池保護(hù)電路實(shí)物圖 391 緒論1.1 課題研

8、究背景鋰離子電池因儲能容量大、使用壽命長、清潔環(huán)保、能量體積比大等眾多優(yōu)點(diǎn)，所以在各行各業(yè)被廣泛使用，逐漸成為了電池的主流產(chǎn)品。然而鋰電池的能量密度高，也使得電池的安全性難以得到確保。鋰電池的過度充電（以下簡稱“過充” ）、過度放電（以下簡稱“過放” ）和電池組間的電量不平衡都會導(dǎo)致電池的內(nèi)部耗損加速，使用壽命減短。鋰電池過充甚至可能造成鋰電池爆炸造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失的事故。所以需要相匹配的電池保護(hù)電路來確保電池以及使用設(shè)備的安全。圖1.1 六串鋰電池組示意圖現(xiàn)在市場上雖然鋰電池保護(hù)電路很多，但大多都是只能應(yīng)用于小型鋰電池的保護(hù)，功能單一且只適用于個別型號的電池，比如手機(jī)、相機(jī)用的單節(jié)鋰電池

9、。在某些需要保護(hù)功能全面或是需要同時多節(jié)電池充放電的情況下，比如多芯鋰電池、動力型鋰電池，那些功能單一的保護(hù)電路就無法使用了。對于輸出電流、電壓值都比較大的動力鋰電池磷酸鐵鋰電池，市場上已有的保護(hù)電路并不多。而關(guān)于鋰電池組的保護(hù)電路則更少了，且這些鋰電池組保護(hù)電路支持的電池串?dāng)?shù)較少（一般不多于6串），這就使得其對大型鋰電池組的保護(hù)力不從心了?；诖朔N情況，就需要一種功能全面且基本適用于各種型號及類型的鋰電池甚至是鋰電池組的保護(hù)電路系統(tǒng)。這種保護(hù)電路需要具備過充保護(hù)、過放保護(hù)、電量平衡保護(hù)、過流保護(hù)等功能、支持6串以上的電池組使用且可以擴(kuò)展，根據(jù)其擴(kuò)展性可讓電路適用于更多的使用環(huán)境。并且基于這種

10、擴(kuò)展性可以使此電路作為鋰電池保護(hù)電路的開發(fā)模板，以其為藍(lán)本通過更改參數(shù)及更換不同功率的器件設(shè)計(jì)出同類型的衍生電路。1.2 課題的研究方向和發(fā)展前景1.2.1鋰電池保護(hù)電路的現(xiàn)狀目前市場上已有的各種鋰電池保護(hù)電路的類型有兩種，一種是使用分立元件，另一種是使用專業(yè)的電池管理檢測芯片。使用分立元件制作而成的保護(hù)電路成本低廉，但是檢測精度普遍不高，約在200毫伏左右；分立元件的集成度較低，造成整體電路體積過大；而且分立元件制成的鋰電池保護(hù)電路考慮到穩(wěn)定性的問題，一般不帶有電量平衡保護(hù)部分，這些都使得分立元件的保護(hù)電路適用范圍減小。其諸多的缺點(diǎn)使得其、它只能適用于低端產(chǎn)品市場，而對于相對高端的電子產(chǎn)品則

11、很少使用這種類型的保護(hù)電路。圖1.2 tssop封裝圖使用專業(yè)電池管理ic的話雖然成本偏高一些，但是可以保證較高的精度，精度高的可以達(dá)到50mv以下；且集成度高，使用tssop或更高等級封裝芯片構(gòu)成的單節(jié)保護(hù)電路可做到指甲蓋大小，其封裝大小見圖1.2；現(xiàn)在電池充放電管理的芯片在市場占有上基本是精工電子一家獨(dú)大，占絕大部分市場，其產(chǎn)品功能全面，s-8209、s-8254、s-8211等都具有過放保護(hù)、過充保護(hù)、電量平衡保護(hù)的功能。1.2.2 鋰電池保護(hù)電路的發(fā)展前景鋰電池保護(hù)電路未來的發(fā)展將以提高偵測電壓的精度、降低保護(hù)ic的功耗及包裝成本、整合mos、改進(jìn)誤動作防止功能等，同時充電器連接端子的

12、高耐壓化也是開發(fā)的重點(diǎn)。對于鋰電池保護(hù)芯片的封裝，目前已由sot23漸漸的朝向son，將來還有csp的封裝，甚至cob封裝產(chǎn)品的出現(xiàn)，用以滿足現(xiàn)在所強(qiáng)調(diào)的輕薄短小的需求。當(dāng)然，功能組件單晶化是一致的目標(biāo)，如目前行動電話制造商都朝向?qū)⒈Ｗo(hù)ic、充電電路、電源管理ic等外圍電路集成單芯片，與邏輯ic構(gòu)成雙芯片的芯片組。但目前要使power mos管的開路阻抗降低使其與其它ic合組，即使以特殊技術(shù)制成單芯片成本也將會過高。因此，鋰電池保護(hù)芯片的單晶化將需一段時間來解決。鋰電池保護(hù)電路的整體體積也會隨著保護(hù)芯片封裝的改進(jìn)而越來越精巧，適用于更多的精密儀器。1.3 選題的目的和意義鋰電池保護(hù)電路是應(yīng)用鋰

13、電池所必須的電路部分，缺少了保護(hù)電路的使用，鋰電池將縮短使用壽命、造成安全隱患、損毀用電設(shè)備，所以設(shè)計(jì)并制作一個高效穩(wěn)定的鋰電池保護(hù)電路是有著實(shí)際意義的。由于目前市場上還沒有推出功能齊全、功能可擴(kuò)展且支持電池組串?dāng)?shù)超過6串的鋰電池保護(hù)電路，所以設(shè)計(jì)并制作出這樣一個鋰電池保護(hù)電路具有一定的創(chuàng)新性。而且由于功能齊全，所以可以根據(jù)實(shí)際需要通過更改電路參數(shù)或器件類型來開發(fā)出新的型號。又因?yàn)樗目蓴U(kuò)展性，可以根據(jù)電池組的串?dāng)?shù)組合出符合要求的保護(hù)電路。正是因?yàn)樵O(shè)計(jì)并制作出這樣一種鋰電池保護(hù)電路具有研究和實(shí)際應(yīng)用的價值，所以我選擇這個題目作為我的畢業(yè)設(shè)計(jì)。通過制鋰電池保護(hù)電路可以加深對電源技術(shù)、電力電子技術(shù)

14、等知識理解和掌握。在制作過程中，培養(yǎng)個人獨(dú)立思考問題和解決問題的能力，為今后工作做好技術(shù)儲備。 1.4 設(shè)計(jì)要求類型功能項(xiàng)目參數(shù)精度保護(hù)功能過充保護(hù)過充保護(hù)電壓（v）4.2550(mv)過充保護(hù)延時(ms)100050(ms)過充保護(hù)解除電壓（v）4.10100(mv)過放保護(hù)過放保護(hù)電壓（v）2.5100(mv)過放保護(hù)延時(ms)10050(ms)過放保護(hù)解除電壓（v）2.6100(mv)過流保護(hù)過流保護(hù)值（a）150(ma)過流保護(hù)延遲(ms) 500100(ms)過流保護(hù)恢復(fù)條件斷開負(fù)載短路保護(hù)短路保護(hù)值(a)21(a)短路保護(hù)延遲(us)200100(us)短路保護(hù)恢復(fù)條件斷開負(fù)載均

15、衡保護(hù)均衡電流(ma)50060(ma)均衡開啟電壓（v）4.2050(mv)均衡精度（mv）5050(mv)表1.1 各種保護(hù)功能的設(shè)計(jì)參數(shù)要求如表1.1所示，列出了過充保護(hù)、過放保護(hù)、過流保護(hù)、短路保護(hù)、電量均衡保護(hù)的具體執(zhí)行閥值和精度的要求。其中過充保護(hù)、過放保護(hù)、電量均衡保護(hù)的精度是根據(jù)所選芯片決定的。表1.2 鋰電池及充電器性能參數(shù)bl-5c型鋰電池充電電壓（v）充電電流（ma）電池容量（mah）4.21000970萬能型充電器輸出電壓（v）輸出電流（ma）充電時間（h）4.23003.5圖1.3(a) bl-5c鋰電池的充電特性曲線圖1.3(b) bl-5c鋰電池的放電特性曲線測試

16、時電池使用nokia bl-5c型手機(jī)鋰電池，充電器選用與其匹配的萬能型充電器，其具體參數(shù)見表1.2，bl-5c的充放電特性見圖1.3(a)及1.3(b)，此圖源于三洋能源有限公司測試組。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，組成電路所選擇的元件的耐壓值要大于5v，耐流值要達(dá)到1a，這些要求是根據(jù)測試時選用的電池及充電器確定的。如果要使用磷酸鐵鋰電池及相應(yīng)充電器，那么元件的耐流值要更大達(dá)到20a甚至更高，則相應(yīng)地，電路的制作成本將大大超出畢業(yè)設(shè)計(jì)所提供的經(jīng)費(fèi)，無法選用動力電池對本畢業(yè)設(shè)計(jì)所制作的保護(hù)電路進(jìn)行測試。故選用上述鋰電池及充電器。2.1 鋰電池的介紹2.1.1 鋰電池簡介鋰電池（鋰原電池）和鋰離子電池是20世

17、紀(jì)開發(fā)成功的新型高能電池。鋰原電池的負(fù)極是金屬鋰，正極用mno2，socl2，(cfx)n等。70年代進(jìn)入實(shí)用化?，F(xiàn)在，鋰離子電池應(yīng)用范圍更加廣泛，如移動電話、便攜式計(jì)算機(jī)、攝像機(jī)、照相機(jī)等。鋰電池是一類由鋰金屬或鋰合金為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。最早出現(xiàn)的鋰電池使用以下反應(yīng)：li+mno2=limno2，該反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)，放電。由于鋰金屬的化學(xué)特性非?；顫?，使得鋰金屬的加工、保存、使用，對環(huán)境要求非常高，所以鋰電池生產(chǎn)要在特殊的環(huán)境條件下進(jìn)行。鋰原電池之后發(fā)明了以炭材料為負(fù)極，以含鋰的化合物作正極的鋰電池，在充放電過程中，沒有金屬鋰存在，只有鋰離子，這就是鋰離子電池。當(dāng)對電池進(jìn)

18、行充電時，電池的正極上有鋰離子生成，生成的鋰離子經(jīng)過電解液運(yùn)動到負(fù)極。而作為負(fù)極的碳呈層狀結(jié)構(gòu)，它有很多微孔，達(dá)到負(fù)極的鋰離子就嵌入到碳層的微孔中，嵌入的鋰離子越多，充電容量越高。同樣，當(dāng)對電池進(jìn)行放電時（即我們使用電池的過程），嵌在負(fù)極碳層中的鋰離子脫出，又運(yùn)動回正極?；卣龢O的鋰離子越多，放電容量越高。我們通常所說的電池容量指的就是放電容量。在鋰離子電池的充放電過程中，鋰離子處于從正極負(fù)極正極的運(yùn)動狀態(tài)。鋰離子電池就像一把搖椅，搖椅的兩端為電池的兩極，而鋰離子就象運(yùn)動員一樣在搖椅來回奔跑，所以鋰離子電池又叫搖椅式電池?，F(xiàn)在鋰離子電池的大量使用，已經(jīng)逐漸代替了不安全的鋰電池，所以已經(jīng)習(xí)慣用鋰電

19、池來稱呼鋰離子電池。2.1.2 鋰電池的特點(diǎn)鋰離子電池：是一種高能量密度的電池，它與同樣大小的鎳鎘電池、鎳金屬氫電池相比，電量儲備更大、重量也更輕。鋰離子電池基于安全性的考慮，其還內(nèi)置了一塊控制芯片，提供對電量、電壓、電流等等眾多方面的保護(hù)控制，能夠避免對電池構(gòu)成過度充電而造成危險的現(xiàn)象，進(jìn)一步提升電池的使用安全性。鋰電池的優(yōu)點(diǎn)：1、比能量高。具有高儲存能量密度，目前已達(dá)到460-600wh/kg，是鉛酸電池的約67倍；2、使用壽命長，使用壽命可達(dá)到6年以上，磷酸亞鐵鋰為正極的電池用1a dod充放，有可以使用10,000次的記錄；3、額定電壓高（單體工作電壓為3.7v或3.2v），約等于3只

20、鎳鎘或鎳氫充電電池的串聯(lián)電壓，便于組成電池電源組；4、具備高功率承受力，其中電動汽車用的磷酸亞鐵鋰鋰離子電池可以達(dá)到15-30a充放電的能力，便于高強(qiáng)度的啟動加速；5、自放電率很低，這是該電池最突出的優(yōu)越性之一，目前一般可做到1%/月以下，不到鎳氫電池的1/20；6、重量輕，相同體積下重量約為鉛酸產(chǎn)品的1/5-6；7、高低溫適應(yīng)型強(qiáng)，可以在-2060的環(huán)境下使用，經(jīng)過工藝上的處理，可以在-45環(huán)境下使用；8、綠色環(huán)保，不論生產(chǎn)、使用和報(bào)廢，都不含有、也不產(chǎn)生任何鉛、汞、鎘等有毒有害重金屬元素和物質(zhì)；9、生產(chǎn)基本不消耗水，對缺水的我國來說，十分有利。鋰電池的缺點(diǎn)：1、鋰原電池均存在安全性差，有發(fā)

21、生爆炸的危險；2、鈷酸鋰的鋰離子電池不能大電流放電，安全性較差；3、鋰離子電池均需保護(hù)線路，防止電池被過充過放電；4、生產(chǎn)要求條件高，成本高。表2.1 鋰電池與其它電池性能的比較性能鋰電池鎳氫電池鎳鎘電池鉛酸蓄電池工作電壓（v）3.61.21.22.0能量密度（wh-kg-1）100160655035循環(huán)壽命（次）5001200300700300600150400自放電率（%/月）69303525306工作溫度范圍（）-2060-2065-2065-4065容量高中低低安全性能安全安全安全不安全記憶效應(yīng)無無有無環(huán)境污染無無有有成本價格高中低低通過表2.1可以清楚地看出鋰電池與其它各型主流電池的

22、性能特點(diǎn)，鋰電池除造價及工作溫度范圍兩項(xiàng)外，性能均表現(xiàn)突出，綜合性能最高。綜合鋰電池的優(yōu)缺點(diǎn)來看，使用鋰電池還是利大于弊的。并且觀其缺點(diǎn)，基本是安全性上的問題，但是只要設(shè)有保護(hù)電路對鋰電池進(jìn)行實(shí)時的監(jiān)控檢測，還是可以使鋰電池的使用安全性大大提高的。所以鋰電池成為新一代的主流電池是有其必然性的。2.1.3 鋰電池的充電原理圖2.1 鋰電池充電特性曲線目前鋰電池的充電方法主要有兩種，即恒流恒壓充電和脈沖充電。在本畢業(yè)設(shè)計(jì)中選取的充電器使用的是恒流恒壓充電法，所以以下針對恒流恒壓法進(jìn)行詳細(xì)介紹。如圖2.1所示，鋰電池的恒流恒壓充電方法充電過程。電池接入充電器后，充電器首先進(jìn)行預(yù)處理，主要對電池進(jìn)行檢

23、查，檢查方法是以a/l5量級的電流對電池進(jìn)行溫和的預(yù)充看其電壓能否上升到規(guī)定門限（2.5v），否則斷定電池報(bào)廢；成功預(yù)充電后則進(jìn)入恒流區(qū)，以較高的恒定電流約1a對電池進(jìn)行快速充電。當(dāng)電池電壓到達(dá)恒壓門限(4.2v)時，電池容量接近于滿容量的40%至70%，轉(zhuǎn)入恒壓區(qū)，對電池進(jìn)行恒定電壓充電，隨著電池電壓的不斷上升，充電電流不斷減小，當(dāng)充電電流降到 a/10或 a/15量級時終止充電，即電池充電完成。鋰電池充電的速度決定于充電器的恒流區(qū)輸出電流，即最大充電電流。最大充電電流大則充電速度快，最大充電電流小則充電速度慢。一般鋰電池所用的充電電流設(shè)定在0.2a至1a之間，電流越大，充電越快，但同時電池

24、發(fā)熱也越大。而且，過大的電流充電反而會使電池容量不夠滿，因?yàn)殡姵貎?nèi)部的電化學(xué)反應(yīng)需要時間，電流過大將導(dǎo)致反應(yīng)時間不充分。就跟倒啤酒一樣，倒太快的話會產(chǎn)生泡沫，反而不滿。2.1.4 鋰電池的放電原理鋰電池的放電可以理解為是其充電的逆過程。對于鋰電池來說，自放電率是很低的，所以其正常使用的過程就是放電的過程。鋰電池的放電只需要注意兩點(diǎn)：第一，放電電流不能過大，過大的電流導(dǎo)致電池內(nèi)部發(fā)熱過大，有可能會造成永久性的損害。第二，絕對不能過放電，鋰電池一旦放電電壓低于2.0v，將可能導(dǎo)致電池內(nèi)部材料損壞嚴(yán)重的將導(dǎo)致電池報(bào)廢。圖2.2 鋰電池放電特性曲線由圖2.2可以知道，放電電流越大放電曲線的下降趨勢越大

25、，也就是放電的速度越快。同時越大的放電電流也會導(dǎo)致電池發(fā)熱，嚴(yán)重的將對電池造成損傷。所以為了保證電池的使用安全以及電池的供電效率，應(yīng)選用不過大的適宜的供電電流。2.1.5 鋰電池的工作過程鋰電池每一個“充電放電”過程，稱為一個充放電循環(huán)。鋰電池從工作開始，每個循環(huán)后的容量都會出現(xiàn)輕微下降，這是由電池的電極材料的性質(zhì)決定的。按照國家標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)容量下降到額定容量的60%時，即認(rèn)為電池壽命結(jié)束。通常鋰電池壽命不小于500次循環(huán)，就是指500次充電循環(huán)后，容量不小于額定容量的60%。一般的充放電循環(huán)，是“充滿放空” 。這樣對電極材料來說負(fù)荷時比較大的。所以每次充電不要完全充滿，放電不要完全放空，可以大大

26、延長鋰電池的壽命。有測試說，如果把充放電過程控制在80%的容量，循環(huán)壽命可以超過2000次?？刂齐姵厥怪浞烹娏靠刂圃?0%左右靠鋰電池本身是不可能的，這也要通過保護(hù)板來實(shí)現(xiàn)，只要調(diào)節(jié)保護(hù)開啟閥值就這一做到這點(diǎn)。2.1.6 鋰電池保護(hù)的必要性當(dāng)鋰電池發(fā)生過度充電時，電池內(nèi)電解質(zhì)會被分解，使得溫度上升并產(chǎn)生氣體，使得壓力上升而可能引起自燃或爆裂的危機(jī)。在過度放電的情形下,電解液因分解而導(dǎo)致電池特性劣化,并造成充電次數(shù)的降低。在過流使用或是短路的情況下，會使電池因使用電流過大而溫度過高導(dǎo)致外殼變形、電解液泄露甚至爆炸。從分子層面看，鋰電池的過充過放將可能對鋰離子電池的正負(fù)極造成永久的損壞?？梢灾庇^

27、的理解為，過度放電將導(dǎo)致負(fù)極碳過度釋出鋰離子而使得其片層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)塌陷，而這種結(jié)構(gòu)上的塌陷是無法恢復(fù)的；過度充電則將把太多的鋰離子硬塞進(jìn)負(fù)極碳結(jié)構(gòu)里去，而使得其中一些鋰離子再也無法釋放出來，使電池的容量大幅下降。總之，鋰電池的過充和過放都會對電池本身以及用電設(shè)備造成很大的損害。而要極大程度地避免這些，使用鋰電池保護(hù)電路就可以了，這也正是鋰電池保護(hù)電路必要性的原因所在。2.2鋰電池的保護(hù)功能2.2.1鋰電池保護(hù)回路電路鋰電池公認(rèn)的使用效率與安全性，使得它即使價位較高，銷售量仍然快速成長。而鋰電池保護(hù)回路電路則是鋰電池的守護(hù)神，能夠有效的讓鋰電池進(jìn)行工作以及對其進(jìn)行保護(hù)控制，而所謂的鋰電池保護(hù)回路電

28、路則就是鋰電池中的那塊保護(hù)電路。1、保護(hù)回路的必要性：鋰離子可充電池如果發(fā)生過充電或過放電，常會出現(xiàn)電池膨脹、漏液等異?，F(xiàn)象，保護(hù)回路可防止器本身或充電器有故障，或因使用不當(dāng)，電池出現(xiàn)破損及性能惡化而設(shè)置的。在正常使用條件下，保護(hù)回路是不工作的。 2、保護(hù)回路電路的安裝位置：保護(hù)回路是與單個電池及電池板連成一體，即使充電器或機(jī)器本身故障，保護(hù)回路也能防止電池破損、漏液、特性劣化的作用。這些保護(hù)回路必須裝在電池板內(nèi)，并由專業(yè)公司針對不同的電池設(shè)計(jì)回路。3、避免保護(hù)回路損壞：避免在強(qiáng)靜電的場所使用電池，例如某些實(shí)驗(yàn)室、精密儀器附近、空曠處雷雨等等。4、電池的安全充電溫度范圍：電池最好在攝氏045度

29、間充電，以保持最佳最安全的充電狀態(tài)，否則易損害保護(hù)回路、降低電池效能壽命。例如停在烈日曝曬下的汽車，電池即不適合置放其中。2.2.2保護(hù)功能剖析鋰電池的電芯其實(shí)是比較脆弱的,因此完備的保護(hù)措施對一個合格的手機(jī)電池來講是必不可少的. 一.鋰電池的保護(hù)ptc 鋰電池的保護(hù)器件非常簡單,就是圖中跨在電芯上的扁扁的扁帶一樣的東西,稱為可恢復(fù)式保險絲,又稱ptc,即正溫度系數(shù)熱敏電阻的英文簡寫.在電路上,它是串聯(lián)在供電回路里面的.一旦發(fā)生大電流(比如短路)的情況,就會因其ptc效應(yīng)迅速增加其本身的電阻值,起到斷路的作用. 二.ptc的介紹 ptc 正溫度系數(shù)熱敏電阻 又稱polyswitch 聚合物自復(fù)

30、保險絲 (polymer resettable fuse) 聚合物自復(fù)保險絲由聚合物基體及使其導(dǎo)電的碳黑粒子組成。 由于聚合物自復(fù)保險絲為導(dǎo)體，其上會有電流通過。當(dāng)有過電流 通過聚合物自復(fù)保險絲時，產(chǎn)生的熱量（為 i 2 r ）將使其膨脹。從 而碳黑粒子將分開、聚合物自復(fù)保險絲的電阻將上升。這將促使 聚合物自復(fù)保險絲更快的產(chǎn)生熱、膨脹得更大，進(jìn)一步使電阻升 高。當(dāng)溫度達(dá)到 125 c 時，電阻變化顯著，從而使電流明顯減 小。此時流過聚合物自復(fù)保險絲的小電流足以使其保持在這個溫 度和處于高阻狀態(tài)。當(dāng)故障清除后，聚合物自復(fù)保險絲收縮至原 來的形狀重新將碳黑粒子聯(lián)結(jié)起來，從而降低電阻至具有規(guī)定的 保

31、持電流這個水平。上述過程可循環(huán)多次.圖例說明ptc的保護(hù)原理如下圖: 冷態(tài)ptc電阻值僅幾十毫歐,而熱態(tài)電阻值可達(dá)幾百千歐姆. 三.鋰離子電池的保護(hù)線路 關(guān)于鋰離子電池保護(hù)線路的原理詳細(xì)描述參看 本文主要以圖例進(jìn)行說明 圖一p+idntcp- 圖二 圖一為典型的鋰離子保護(hù)線路原理圖,b+,和b-代表典型的正負(fù)極,而p+和p-代表成品手機(jī)電池的正負(fù)極輸出(見圖二). 四.鋰離子保護(hù)線路的保護(hù)參數(shù) 另外,復(fù)雜高級的鋰離子電池(比如智能鋰離子電池)還會包含溫度保護(hù),電量計(jì)量,實(shí)時時鐘和電子范圍標(biāo)識碼. 五.鋰離子電池保護(hù)原理細(xì)解 1.過充保護(hù) 當(dāng)充電電壓超出保護(hù)值是,觸發(fā)保護(hù)線路動作,關(guān)斷開關(guān)管q1

32、. 2.過放保護(hù) 當(dāng)負(fù)載使電池電壓降低到保護(hù)電壓以下時,觸發(fā)保護(hù)線路,q1關(guān)斷. 3.短路保護(hù) 短路保護(hù)電路分兩種,一種是一旦觸發(fā)后,短路故障排除,q1自行導(dǎo)通,另一種觸發(fā)后不會自行恢復(fù),需要外界強(qiáng)行充電后才會釋放q1.目前市場上這兩種保護(hù)電路共存. 六.電池其它管腳的定義和解釋 在許多手機(jī)的電池輸出端,除了正負(fù)極,通常還會有一個或幾個另外的輸出端,典型有如圖的兩種,ntc電阻和id電阻. 1.id電阻的原理 id(標(biāo)識的簡拼) 簡單講就是手機(jī)通過讀取該管腳電阻的阻值來獲悉電池的類型(根據(jù)阻值的不同來區(qū)分鎳氫電池和鋰離子電池,區(qū)分大容量電池和普通容量電池) 2.ntc電阻 ntc電阻正好是前面

33、ptc電阻的相反.ntc是負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻的簡拼. 簡單講手機(jī)通過讀取該電阻的阻值獲取電池的溫度值.籍以進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)動作.比如在045度以外的環(huán)境,手機(jī)不進(jìn)行充電,在-2060度的范圍之外手機(jī)強(qiáng)行關(guān)機(jī),以此來保護(hù)在非電池容忍環(huán)境里的危險操作. 3.ntc原理 ntc電阻的阻值和溫度的對應(yīng)關(guān)系如上圖所示,圖中可以看出,該電阻對應(yīng)溫度有一個非常明確的對應(yīng)關(guān)系.該電阻還可以用來進(jìn)行一些電路的負(fù)溫度補(bǔ)償.3.3鋰電池保護(hù)電路的制作3.3.1 設(shè)計(jì)電路鋰電池保護(hù)電路的各個功能的實(shí)現(xiàn)方法已經(jīng)在前一章節(jié)3.2中給出了詳細(xì)的說明，在本節(jié)將對之前的過流保護(hù)、短路保護(hù)及s-8209芯片部分的電路整合到一起實(shí)現(xiàn)

34、完整功能的鋰電池保護(hù)電路。由于電路圖過大，不便在此處貼出，詳見附2的電路圖。此電路可以對18串鋰電池或鋰電池組進(jìn)行充電，具有過充保護(hù)、過放保護(hù)、過流保護(hù)、短路保護(hù)、電量平衡保護(hù)這些設(shè)計(jì)要求中所提及的全部功能。此電路的基本框架是s-8209的典型應(yīng)用電路，是在其基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)而成的擴(kuò)展電路。為了使保護(hù)電路的充電、放電端不相互影響，使用一個單刀雙擲開關(guān)。為了調(diào)節(jié)鋰電池接入電路的串?dāng)?shù)，使用了8個開關(guān)進(jìn)行控制，其中包括4個單刀雙擲開關(guān)和4個單刀單擲開關(guān)。其中一個單刀雙擲開關(guān)和一個相應(yīng)的單刀單擲開關(guān)為一組需同步撥動。表3.4詳細(xì)說明了開關(guān)的設(shè)置與接入電路的鋰電池串?dāng)?shù)的關(guān)系，開關(guān)的上撥是跳過下一組電池接入

35、回路，下?lián)苁鞘瓜乱唤M電池接入回路。表3.4 鋰電池接入串?dāng)?shù)的控制方法串?dāng)?shù)接入的鋰電池單刀雙擲開關(guān)單刀單擲開關(guān)1bat1全部上撥全部上撥2bat1、bat2sa1下?lián)?，其它上撥sb1下?lián)?，其它上?bat1、bat2、bat3sa1、sa2下?lián)?，其它上撥sb1、sb2下?lián)埽渌蠐?bat1、bat2、bat3、bat4sa1、sa2、sa3下?lián)埽渌蠐艹齭b4外都下?lián)?bat1、bat58sa4下?lián)?，其它上撥sb4下?lián)?bat1、bat2、bat58sa1、sa4下?lián)?，其它上撥sb1、sb4下?lián)?，其它上?bat1、bat2、bat3、bat58sa1、sa2、sa4下?lián)?，其它上撥除sb3外

36、都下?lián)?全部接入全部下?lián)苋肯聯(lián)茉诖吮Ｗo(hù)電路中，鋰電池bat1是一直接入電路的。在實(shí)現(xiàn)14串電池或電池組使用時，bat2、bat3、bat4可以依次接入達(dá)到要求；bat5、bat6、bat7、bat8作為一個4串電池組的整體，用bat58表示。3.3.2 確定選用元件的型號及參數(shù)為了繪制pcb電路板，和焊接電路，需要確定電路中各元器件的型號、參數(shù)以及封裝。s-8209芯片在前邊已有描述，采用tssop-8貼片式，其它如電阻、電容、三極管、mos管和開關(guān)等都使用直插式元件。此鋰電池保護(hù)電路的電流值不高，所以電阻可以使用普通的1/4w金屬模電阻。電路中的電容都是1f以下的小電容，且電路對其要求不高

37、，所以使用普通的陶瓷瓷片電容。開關(guān)也沒有特殊的要求，選用撥動式直插開關(guān)。三極管為pnp型，選用c9012，封裝為sip-3。開關(guān)管n溝道增強(qiáng)型mos管選用irfd120，封裝為hexdip；p溝道增強(qiáng)型mos管選用irfd9120，封裝為hexdip。這三種有源器件的參數(shù)詳見表3.5。表3.5 有源器件的參數(shù)pnp型三極管c9012ce耐壓值ce耐流值10v1an溝道增強(qiáng)型mos管irfd120gs耐壓值ds耐流值150v1.3ap溝道增強(qiáng)型mos管irfd9120gs耐壓值ds耐流值100v1a3.3.3 繪制pcb電路板根據(jù)所選元器件類型及封裝尺寸，使用protel 99se繪制pcb電路

38、板。電阻、電容都使用貼片式器件，其尺寸只有1.2mm0.3mm。三極管、mos管的尺寸如上節(jié)中所述一致。繪制pcb電路板的步驟大體分為繪圖和制版。繪圖的過程是首先在protel中繪制電路原理圖，然后根據(jù)器件的尺寸制作pcb元件庫，而后在pcb圖中以原理圖為準(zhǔn)連接所建立的pcb模塊，本圖為了繪制簡單只采用了單層板，這樣可以節(jié)省成本并降低制作的工藝難度。制版的過程首先要將繪制好的pcb圖打印到菲林膠片上，然后把膠片貼在覆銅板上放入曝光機(jī)曝光數(shù)分鐘，之后放入腐蝕液中做腐蝕，將電路中的非導(dǎo)線部分的銅溶解掉，接著用酒精清洗一遍電路板，與pcb圖一致的一塊pcb電路板就制作完成了。最終制成的鋰電池保護(hù)電路

39、板的pcb電路如圖3.10所示，其尺寸約為74mm46mm。圖3.10 鋰電池保護(hù)電路pcb電路板4 總結(jié)4.1 實(shí)際電路測試實(shí)際制成的鋰電池保護(hù)電路的測試結(jié)果如表4.1所示。由于實(shí)際測試過程中在不破壞鋰電池或充電器的情況下，幾乎不可能測試過充、過放、過流、短路保護(hù)的功能，所以使用置位器分壓的方法模擬電池電壓以驗(yàn)證電路功能并獲得相關(guān)參數(shù)。短路保護(hù)的功能原理實(shí)現(xiàn)方法簡單且實(shí)際應(yīng)用中已有大量驗(yàn)證，故不再做測試。表4.1 實(shí)際電路測試結(jié)果項(xiàng)目開啟閥值解除閥值過充保護(hù)4.25v4.20v過放保護(hù)2.39v2.40v電量平衡保護(hù)4.21v4.18v過流保護(hù)約為1a1a4.2 理論與實(shí)際對比分析在過放保護(hù)

40、開啟時，開關(guān)mos管柵源極電壓vgs輸出為0.8v，遠(yuǎn)低于mos管開啟電壓2v，保護(hù)解除時，vgs為2.8v。過充保護(hù)開啟時，mos管柵源極電壓vgs為1.5v，保護(hù)解除時，vgs為3.2v。這些值與理論值相差不多，其誤差僅存在于mos管的截止電壓均高于理論的0v，其原因?yàn)槿龢O管的基極與集電極間形成的微小電流。在過充保護(hù)時，這樣的工作過程反而可以使過充保護(hù)緩慢開始，保證電池可以相對的充滿，不致使其在未充滿電的情況下斷開充電回路。 5.1多串保護(hù)電路5.1.1電芯的正確串并聯(lián)把電池串聯(lián)和并聯(lián)起來使用，這聽起來好象很簡單，但是，遵循一些簡單的規(guī)則，就可以避免不必要的問題。鋰電池組包含兩部分：電池和

41、鋰電池保護(hù)線路。 在電池組中是把多個電池串聯(lián)起來，得到所需要的工作電壓。如果所需要的是更高的容量和更大的電流，那就應(yīng)該把電池并聯(lián)起來。另外還有一些電池組，把串聯(lián)和并聯(lián)這兩種方法結(jié)合起來。一個筆記本電腦的電池有可能是把四節(jié)3.6v鋰離子電池串聯(lián)起來，總電壓達(dá)到14.4v；然后，再把兩組串聯(lián)在一起的電池并聯(lián)起來，這樣，電池組的總電量就可以從2000毫安時提高到4000毫安時。這種接法稱作“四串兩并”，它的意思是：把兩組由四節(jié)電池串聯(lián)在一起的電池組并聯(lián)起來。鋰離子電池的標(biāo)稱電壓則是3.6v。使用鋰離子聚合物和其他類型的鋰電池，它的額定電壓一般為3.7v。如果要想得到像11.1v這種不常見的電壓，就得

42、把三節(jié)這種電池串聯(lián)在一起。串聯(lián)需要高電量的便攜設(shè)備，一般是由兩節(jié)或更多節(jié)電池串聯(lián)起來的電池組供電。使用高電壓電池組所帶來的另一個問題，就是有可能遇到電池組里的某一節(jié)電池失效的情況。這就像一個鏈條，串聯(lián)在一起的電池越多，出現(xiàn)這種情況的幾率就越高。只要一節(jié)電池有問題，它的電壓就會降低。到最后，一節(jié)“斷開”的電池可能會中斷電流的輸送。而要更換“壞”電池也絕非易事，因?yàn)樾吕想姵厥腔ゲ黄ヅ涞?。一般說來，新電池的容量要比老電池的高得多。隨著工作電壓的下降，它比正常電池組更快地達(dá)到放電結(jié)束的臨界點(diǎn)，同時，它的使用時間也急劇縮短。一旦設(shè)備因電壓過低而切斷電源，其余單體電池仍然完好的電池就不能把所存儲的電量送出

43、來了。這時，壞的那節(jié)電池電池還呈現(xiàn)很大的內(nèi)阻，如果此時還帶有負(fù)載，那么，將會導(dǎo)致整個電池鏈的輸出電壓將大幅度下降。在一組串聯(lián)電池中，一節(jié)性能差的電池，就像是一個堵住水管的塞子，會產(chǎn)生巨大的阻力，阻止電流流過去。其它電池也會短路，這將使終端的電壓降低至3.6v，或者，使電池組鏈路斷開并切斷電流。一個電池組的性能是取決于電池組里最差的那塊電池的性能。 并聯(lián)為了得到更多的電量，可以把兩個或者更多個電池并聯(lián)起來。除了把電池并聯(lián)起來，另一個辦法是使用尺寸更大的電池。由于受到可以選用的電池的限制，這個辦法并不適用于所有情況。此外，大尺寸的電池也不適合做成專用電池所需要的外形規(guī)格。大部分的化學(xué)電池都可以并聯(lián)

44、使用，而鋰離子電池最適合并聯(lián)使用。由四節(jié)電池并聯(lián)而成的電池組，電壓保持為3.6v，而電流和運(yùn)行時間則增大到四倍。與電池串聯(lián)相比，在電池并聯(lián)電路中，高阻抗或“開路”電池的影響較小，但是，并聯(lián)電池組會減少負(fù)載能力，并縮短運(yùn)行時間。這就好比一個發(fā)動機(jī)只啟動了三個汽缸。電路短路所造成的破壞會更大，這是因?yàn)椋诙搪窌r，出現(xiàn)故障的電池會迅速地耗盡其他電池里的電量，并引起火災(zāi) .使用串并聯(lián)這種連接方法時，在設(shè)計(jì)上很靈活，可以用標(biāo)準(zhǔn)的電池尺寸達(dá)到所需要的額定電壓和電流。應(yīng)當(dāng)注意：總功率不會因?yàn)殡姵氐牟煌B接方法而改變。功率等于電壓乘電流。 對鋰離子電池而言，串并聯(lián)的連接方法很常見。最常用的一種電池組是1865

45、0（直徑為18mm，長度為650mm），它帶有保護(hù)電路即鋰電池保護(hù)板，鋰電池保護(hù)板能夠監(jiān)視串聯(lián)在一起的每一節(jié)電池，因此，它的最大實(shí)際電壓為14.4v。這個鋰電池保護(hù)電路也可以用于監(jiān)視串聯(lián)在一起的每一節(jié)電池的狀態(tài)。 在把幾個電池串聯(lián)起來使用時，必須遵照下面的基本要求：保持電池的連接點(diǎn)的潔凈。把四節(jié)電池串聯(lián)起來使用時，共有八個連接點(diǎn)（電池到電池室的連接點(diǎn)，電池室到下一節(jié)電池的連接點(diǎn)）。每個連接點(diǎn)都存在一定的電阻，如果增加連接點(diǎn)，有可能會影響整個電池組的性能。不要混用電池，選擇性能一致的電池。當(dāng)電池的電量不足時，更換所有的電池。在串聯(lián)使用時，要用同一種類型的電池。要注意電池的極性。如果有一節(jié)電池的極

46、性裝反了，就會減少整串電池的電壓，而不是增加電壓。 把電池串聯(lián)和并聯(lián)起來使用，這聽起來好象很簡單，但是，遵循一些簡單的規(guī)則，就可以避免不必要的問題。鋰電池組包含兩部分：電池和鋰電池保護(hù)線路。 在電池組中是把多個電池串聯(lián)起來，得到所需要的工作電壓。如果所需要的是更高的容量和更大的電流，那就應(yīng)該把電池并聯(lián)起來。另外還有一些電池組，把串聯(lián)和并聯(lián)這兩種方法結(jié)合起來。一個筆記本電腦的電池有可能是把四節(jié)3.6v鋰離子電池串聯(lián)起來，總電壓達(dá)到14.4v；然后，再把兩組串聯(lián)在一起的電池并聯(lián)起來，這樣，電池組的總電量就可以從2000毫安時提高到4000毫安時。這種接法稱作“四串兩并”，它的意思是：把兩組由四節(jié)電

47、池串聯(lián)在一起的電池組并聯(lián)起來。鋰離子電池的標(biāo)稱電壓則是3.6v。使用鋰離子聚合物和其他類型的鋰電池，它的額定電壓一般為3.7v。如果要想得到像11.1v這種不常見的電壓，就得把三節(jié)這種電池串聯(lián)在一起。串聯(lián)需要高電量的便攜設(shè)備，一般是由兩節(jié)或更多節(jié)電池串聯(lián)起來的電池組供電。使用高電壓電池組所帶來的另一個問題，就是有可能遇到電池組里的某一節(jié)電池失效的情況。這就像一個鏈條，串聯(lián)在一起的電池越多，出現(xiàn)這種情況的幾率就越高。只要一節(jié)電池有問題，它的電壓就會降低。到最后，一節(jié)“斷開”的電池可能會中斷電流的輸送。而要更換“壞”電池也絕非易事，因?yàn)樾吕想姵厥腔ゲ黄ヅ涞?。一般說來，新電池的容量要比老電池的高得多

48、。隨著工作電壓的下降，它比正常電池組更快地達(dá)到放電結(jié)束的臨界點(diǎn)，同時，它的使用時間也急劇縮短。一旦設(shè)備因電壓過低而切斷電源，其余單體電池仍然完好的電池就不能把所存儲的電量送出來了。這時，壞的那節(jié)電池電池還呈現(xiàn)很大的內(nèi)阻，如果此時還帶有負(fù)載，那么，將會導(dǎo)致整個電池鏈的輸出電壓將大幅度下降。在一組串聯(lián)電池中，一節(jié)性能差的電池，就像是一個堵住水管的塞子，會產(chǎn)生巨大的阻力，阻止電流流過去。其它電池也會短路，這將使終端的電壓降低至3.6v，或者，使電池組鏈路斷開并切斷電流。一個電池組的性能是取決于電池組里最差的那塊電池的性能。 并聯(lián)為了得到更多的電量，可以把兩個或者更多個電池并聯(lián)起來。除了把電池并聯(lián)起來

49、，另一個辦法是使用尺寸更大的電池。由于受到可以選用的電池的限制，這個辦法并不適用于所有情況。此外，大尺寸的電池也不適合做成專用電池所需要的外形規(guī)格。大部分的化學(xué)電池都可以并聯(lián)使用，而鋰離子電池最適合并聯(lián)使用。由四節(jié)電池并聯(lián)而成的電池組，電壓保持為3.6v，而電流和運(yùn)行時間則增大到四倍。與電池串聯(lián)相比，在電池并聯(lián)電路中，高阻抗或“開路”電池的影響較小，但是，并聯(lián)電池組會減少負(fù)載能力，并縮短運(yùn)行時間。這就好比一個發(fā)動機(jī)只啟動了三個汽缸。電路短路所造成的破壞會更大，這是因?yàn)?，在短路時，出現(xiàn)故障的電池會迅速地耗盡其他電池里的電量，并引起火災(zāi) .使用串并聯(lián)這種連接方法時，在設(shè)計(jì)上很靈活，可以用標(biāo)準(zhǔn)的電池

50、尺寸達(dá)到所需要的額定電壓和電流。應(yīng)當(dāng)注意：總功率不會因?yàn)殡姵氐牟煌B接方法而改變。功率等于電壓乘電流。 對鋰離子電池而言，串并聯(lián)的連接方法很常見。最常用的一種電池組是18650（直徑為18mm，長度為650mm），它帶有保護(hù)電路即鋰電池保護(hù)板，鋰電池保護(hù)板能夠監(jiān)視串聯(lián)在一起的每一節(jié)電池，因此，它的最大實(shí)際電壓為14.4v。這個鋰電池保護(hù)電路也可以用于監(jiān)視串聯(lián)在一起的每一節(jié)電池的狀態(tài)。 在把幾個電池串聯(lián)起來使用時，必須遵照下面的基本要求：保持電池的連接點(diǎn)的潔凈。把四節(jié)電池串聯(lián)起來使用時，共有八個連接點(diǎn)（電池到電池室的連接點(diǎn)，電池室到下一節(jié)電池的連接點(diǎn)）。每個連接點(diǎn)都存在一定的電阻，如果增加連接點(diǎn)

51、，有可能會影響整個電池組的性能。不要混用電池，選擇性能一致的電池。當(dāng)電池的電量不足時，更換所有的電池。在串聯(lián)使用時，要用同一種類型的電池。要注意電池的極性。如果有一節(jié)電池的極性裝反了，就會減少整串電池的電壓，而不是增加電壓。淺談幾種均衡充電技術(shù)1 恒定分流電阻均衡充電電阻分流均衡充電原理如圖1所示。 每個鋰離子電池單體上都并聯(lián)一個分流電阻。從電路中可以看出，電阻上的分流電流必須遠(yuǎn)大于電池的自放電電流，才能達(dá)到均衡充電的效果。一般鋰離子電池的自放電電流為c/20000左右，所以流過分流電阻上的電流取c/200是比較合適的。另外，每個分流電阻的偏差也是影響均衡效果的重要因素。經(jīng)過一定次數(shù)的充放電循

52、環(huán)后，單電池的偏差可以用下面的公式確定：v電池電壓偏差=r分流i自放電2v單電池k電阻偏差若分流電阻取200.05%，則電池電壓偏差能夠控制在50mv范圍內(nèi)。每個電阻的平均功率為0.72w，但是無論電池充電過程還是電池放電過程，分流電阻始終消耗功率。2 通斷分流電阻均衡充電通斷分流電阻均衡充電原理如圖2所示。 通斷分流電阻均衡充電與電阻分流均衡充電的區(qū)別就是增加了一個通斷開關(guān)，這個開關(guān)的控制可以由單片機(jī)系統(tǒng)軟件來實(shí)現(xiàn)，也可以通過簡單的邏輯電路來實(shí)現(xiàn)。采用這種控制方式的均衡電路只在taper充電的恒壓充電段工作，其他時間通斷開關(guān)始終斷開，這樣需要電池組放電時，分流電阻不消耗寶貴的能量。在光照期，

53、太陽電池發(fā)電功率是有富余的，這時均衡電路消耗一定的能量對于電源系統(tǒng)來說具有一定的合理性。在leo軌道，這種均衡電路的工作時間只占10%左右，所以要達(dá)到上面論述的均衡效果，電阻值需減小10倍，可見峰值熱功耗是相當(dāng)大的，這是這種電路的主要缺點(diǎn)。另外，通斷開關(guān)的實(shí)效是致命故障，所以必須采用冗余手段。3 開關(guān)電容均衡充電 開關(guān)電容均衡充電原理如圖3所示，從圖中可以看出，順序開關(guān)驅(qū)動電路主要由時鐘電路構(gòu)成，它驅(qū)動多路開關(guān)順序閉合，順序把鋰離子電池單體接入傳送電容器，通過傳送單電池之間的不平衡能量，達(dá)到均衡充電的目的。同時，通過測量傳送電容器上的電壓來監(jiān)測各個單電池的電壓。若某個單電池發(fā)生短路故障，低電壓

54、比較器輸出開關(guān)禁止信號，禁止短路的單電池接入傳送電容器，防止影響其他單電池的正常工作，同時給恒流恒壓變換器送入電池低電壓報(bào)警信號，使恒流恒壓變換器根據(jù)單電池短路的情況確定正確的恒定電壓。這種均衡電路的最大優(yōu)點(diǎn)是能源浪費(fèi)極低，缺點(diǎn)是電路復(fù)雜，多路開關(guān)的通態(tài)電阻、高共模限制都會影響均衡充電的實(shí)現(xiàn)。另一方面，參數(shù)選取比較困難，針對不同的電源系統(tǒng)配置，電路參數(shù)需詳細(xì)的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證，這對研制周期是不利的。4 降壓型變換器均衡充電 降壓型變換器均衡充電原理如圖4所示。降壓型變換器均衡充電方案也是一種低消耗的均衡方案。它的思路很清晰，主回路是標(biāo)準(zhǔn)的降壓式調(diào)節(jié)器，在儲能電感上增加多組相同的次繞組，用于電池單體的