動力鋰離子電池管理系統(tǒng)設(shè)計方案

摘要：本文討論了動力鋰電池管理系統(tǒng)的設(shè)計方案，以實現(xiàn)對鋰電池動力電池組的過充電保護、過放電保護、過流保護和均衡充電等功能。

 

1保護電路的功能

1.1過充電保護

對鋰離子電池來說，其充電后單節(jié)電芯最高電壓不得超過規(guī)定值，否則電池內(nèi)的電解質(zhì)會被分解，使得溫度上升并產(chǎn)生氣體，降低電芯的使用壽命，嚴重時甚至?xí)鸨?，所以保護電路一定要保證絕對不可過度充電，必須對電池組中每一節(jié)電池的端電壓進行監(jiān)控，當(dāng)電芯的電壓超過設(shè)定值時，即激活過充電保護功能，由保護電路切斷充電回路，中止充電。在電芯電壓回歸到允許的電壓并解除過充鎖定模式時，才能停止保護。不同材料的鋰離子電池其保護電壓和釋放電壓都有其不同的規(guī)定值。

另外，還必須注意因噪聲所產(chǎn)生誤動作，為了防止誤判和誤操作，還要設(shè)置過充保護延時，并且延遲時間不能短于噪聲的持續(xù)時間。當(dāng)電壓持續(xù)超過過充檢測電壓一定時間以上才會觸發(fā)過充保護。

1.2過放電保護

鋰離子電池的過度放電，也會縮短其使用壽命，而且對電池造成的損害往往是不可逆的。為了防止鋰離子電池的過放電狀態(tài)，當(dāng)鋰離子電池電壓低于其過放電電壓檢測點時，即激活過放電保護，中止放電，并將電池保持在低靜態(tài)電流的待機模式，參數(shù)設(shè)置類似過充保護。

1.3過電流/短路保護

鋰離子電池的最大放電電流有一定限制，過大的放電電流同樣會引起鋰電池的不可恢復(fù)的損壞，影響其使用壽命。

短路保護這個功能其實是過流保護的擴展，若由于外部短路等原因引起的大電流放電時要立刻停止放電，否則對鋰電池本身和外部設(shè)備都可能會造成嚴重的損害。

 

1.4電池均衡

動力鋰離子電池一般都要幾串、幾十串甚至幾百串以上，由于電池在生產(chǎn)過程中，從涂膜開始到成為成品要經(jīng)過很多道工序，即使經(jīng)過嚴格的檢測程序，使每組電源的電壓、電阻、容量一致，但使用一段時間以后，電池內(nèi)阻、電壓、容量等參數(shù)產(chǎn)生波動，形成不一致的狀態(tài)，就會產(chǎn)生這樣或那樣的差異。這種差異體現(xiàn)為電池組充滿或放完時串聯(lián)電池芯之間的電壓不相同。這種情況下導(dǎo)致電池組充電的過程中，電壓過高的電池芯提早觸發(fā)電池組過充電保護，而在放電過程中電壓過低的電池芯導(dǎo)致電池組過放電保護，從而使電池組的整體容量明顯下降，整個電池組體現(xiàn)出來的容量為電池組中性能最差的電池芯的容量，而且使用時很容易發(fā)生過充和過放現(xiàn)象，且不易發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致提前失效。因此要求保護電路能夠完成電池單元的均衡操作，用以從具有較高電壓的電池抽取多余的電流，消耗多余的電量，實現(xiàn)電池均衡，最大限度地發(fā)揮動力鋰電池的效用，延長電池的使用壽命，增加安全性。目前常用的均衡方法有儲能均衡和電阻均衡。