一種鋰電池管理系統(tǒng)及方法的研究

摘要:本文研究的鋰電池應(yīng)用管理系統(tǒng)包括:單鋰電池、鋰電池充放電管理模塊、鋰電池過流保護(hù)模塊、鋰電池電壓過流保護(hù)模塊和鋰電池升壓模塊。實(shí)時(shí)監(jiān)測鋰電池的充放電電流和電壓。

【關(guān)鍵詞】鋰電池充放電過放電保護(hù)過電流保護(hù)

1概述

鋰電池具有體積小、重量輕、比能大、循環(huán)壽命長、自放電率低、無記憶效應(yīng)、綠色環(huán)保、工作溫度范圍寬等特點(diǎn)。鋰電池已廣泛應(yīng)用于移動(dòng)通信設(shè)備,例如移動(dòng)環(huán)設(shè)備、無線電頻率光纖分布系統(tǒng),網(wǎng)絡(luò)信號監(jiān)控等,實(shí)現(xiàn)這些設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測外電源時(shí)。通常設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)在供電電壓9 V以上,單節(jié)鋰離子電池的額定電壓3.7 V,常見的解決方案是使用多個(gè)類鋰電池系列,以滿足應(yīng)用系統(tǒng)的電源電壓的要求,因?yàn)槊總€(gè)細(xì)胞在工廠時(shí)存在一定的差異,與循環(huán)數(shù)的增加,一系列的鋰離子電池的所有差異會越來越大,造成電池充電時(shí)間的每一個(gè)細(xì)胞,導(dǎo)致電池沖,充電或放電,容易造成電池的損壞。

為了克服鋰電池應(yīng)用的不足，特別是多鋰電池串聯(lián)不平衡充放電的問題，基于單鋰電池應(yīng)用的管理系統(tǒng)和技術(shù)方案可以有效地解決這些固有的缺陷。

2 .鋰電池充放電管理要求

鋰電池過充、過放電、過電流、高溫、低溫使用都可能造成鋰電池的物理和化學(xué)損傷。

理想的鋰電池充電過程:預(yù)充電、恒流充電、恒壓充電、涓流充電、完成充電。不斷監(jiān)測鋰電池的電壓，并與閾值進(jìn)行比較。如果電壓低，則重新開始充電。

理想的鋰電池充電電壓和電流曲線如圖1所示。

 

單鋰電池管理系統(tǒng)框圖

單個(gè)鋰電池的標(biāo)稱電壓通常為3.7v，往往難以滿足設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的供電要求。

單鋰電池充放電管理系統(tǒng)包括:鋰電池充放電管理模塊、鋰電池過流放電保護(hù)模塊、鋰電池過流電壓保護(hù)模塊和鋰電池電壓升壓模塊。系統(tǒng)原理框圖如圖2所示。

鋰電池管理系統(tǒng)的輸入部分是外部充電電源，輸出部分是應(yīng)用系統(tǒng)的工作電源。其中，鋰電池充放電管理模塊、鋰電池電壓過放電保護(hù)模塊和鋰電池放電過電流保護(hù)模塊只是在邏輯上進(jìn)行劃分，可以在物理上進(jìn)行集成。