選用單節鋰離子電池維護芯片規劃的具有均衡充電才能的鋰離子電池組維護板。其間：1為單節鋰離子電池;2為充電過電壓分流放電支路電阻;3為分流放電支路操控用開關器材;4為過流檢測維護電阻;5為省掉的鋰離子電池維護芯片及電路連接部分;6為單節鋰離子電池維護芯片(一般包含充電操控引腳CO,放電操控引腳DO,放電過電流及短路檢測引腳VM,電池正端VDD,電池負端VSS等);7為充電過電壓維護信號經光耦阻隔后構成并聯聯系驅動主電路中充電操控用MOS管柵極;8為放電欠電壓、過流、短路維護信號經光耦阻隔后構成串聯聯系驅動主電路中放電操控用MOS管柵極;9為充電操控開關器材;10為放電操控開關器材;11為操控電路;12為主電路;13為分流放電支路。單節鋰離子電池維護芯片數目依據鋰離子電池組電池數目確定，串聯運用，別離對所對應單節鋰離子電池的充放電、過流、短路狀況進行維護。該體系在充電維護的同時，經過維護芯片操控分流放電支路開關器材的通斷完結均衡充電，該方法有別于傳統的在充電器端完結均衡充電的做法，下降了鋰離子電池組充電器規劃運用的本錢。

當鋰離子電池組充電時，外接電源正負極別離接電池組正負極BAT+和BAT-兩頭，充電電流流經電池組正極BAT+、電池組中單節鋰離子電池1～N、放電操控開關器材、充電操控開關器材、電池組負極BAT-,電流流向如圖2所示。

體系中操控電路部分單節鋰離子電池維護芯片的充電過電壓維護操控信號經光耦阻隔后并聯輸出，為主電路中充電開關器材的導通供給柵極電壓;如某一節或幾節鋰離子電池在充電進程中先進入過電壓維護狀況，則由過電壓維護信號操控并聯在單節鋰離子電池正負極兩頭的分流放電支路放電，同時將串接在充電回路中的對應單體鋰離子電池斷離出充電回路。

鋰離子電池組串聯充電時，忽略單節電池容量差別的影響，一般內阻較小的電池先充溢。此時，相應的過電壓維護信號操控分流放電支路的開關器材閉合，在原電池兩頭并聯上一個分流電阻。依據電池的PNGV等效電路模型，此時分流支路電阻相當于先充溢的單節鋰離子電池的負載，該電池經過其放電，使電池端電壓維持在充溢狀況附近一個極小的范圍內。假設第1節鋰離子電池先充電完結，進入過電壓維護狀況，則主電路及分流放電支路中電流流向如圖3所示。當一切單節電池均充電進入過電壓維護狀況時，悉數單節鋰離子電池電壓巨細在誤差范圍內徹底相等，各節維護芯片充電維護操控信號均變低，無法為主電路中的充電操控開關器材供給柵極偏壓，使其關斷，主回路斷開，即完結均衡充電，充電進程完結。

當電池組放電時，外接負載別離接電池組正負極BAT+和BAT-兩頭，放電電流流經電池組負極BAT-、充電操控開關器材、放電操控開關器材、電池組中單節鋰離子電池N～1和電池組正極BAT+,電流流向如圖4所示。體系中操控電路部分單節鋰離子電池維護芯片的放電欠電壓維護、過流和短路維護操控信號經光耦阻隔后串聯輸出，為主電路中放電開關器材的導通供給柵極電壓;一旦電池組在放電進程中遇到單節鋰離子電池欠電壓或許過流和短路等特殊狀況，對應的單節鋰離子電池放電維護操控信號變低，無法為主電路中的放電操控開關器材供給柵極偏壓，使其關斷，主回路斷開，即完畢放電運用進程。

一般鋰離子電池選用恒流-恒壓(TAPER)型充電操控，恒壓充電時，充電電流近似指數規律減小。體系中充放電主回路的開關器材可依據外部電路要求滿意的最大作業電流和作業電壓選型。

操控電路的單節鋰離子電池維護芯片可依據待維護的單節鋰離子電池的電壓等級、維護延遲時刻等選型。

單節電池兩頭并接的放電支路電阻可依據鋰離子電池充電器的充電電壓巨細以及鋰離子電池的參數和放電電流的巨細計算得出。均衡電流應合理選擇，假如太小，均衡效果不明顯;假如太大，體系的能量損耗大，均衡功率低，對鋰離子電池組熱辦理要求高，一般電流巨細可規劃在50～100mA之間。

分流放電支路電阻可選用功率電阻或電阻網絡完結。這里選用電阻網絡完結分流放電支路電阻較為合理，能夠有用消除電阻誤差的影響，此外，還能起到下降熱功耗的效果。

均衡充電維護板電路作業仿真模型

依據上述均衡充電維護板電路作業的根本原理，在Matlab/Simulink環境下搭建了體系仿真模型，模仿鋰離子電池組充放電進程中維護板作業的狀況，驗證該規劃方法的可行性。為簡單起見，給出了鋰離子電池組僅由2節鋰離子電池串聯的仿真模型，如圖5所示。

模型中用受控電壓源替代單節鋰離子電池，模仿電池充放電的狀況。圖5中，Rs為串聯電池組的電池總內阻，RL為負載電阻，Rd為分流放電支路電阻。所選用的單節鋰離子電池維護芯片S28241封裝為一個子體系，使全體模型表達時更為簡潔。

維護芯片子體系模型重要用邏輯運算模塊、符號函數模塊、一維查表模塊、積分模塊、延時模塊、開關模塊、數學運算模塊等模仿了維護動作的時序與邏輯。因為仿真環境與真實電路存在必定的差別，仿真時不需求濾波和強弱電阻隔，而且剩余的模塊簡單導致仿真時刻的冗長。因而，在實踐仿真進程中，去除了濾波、光耦阻隔、電平調度等電路，并把為大電流分流規劃的電阻網絡改為單電阻，下降了仿真體系的雜亂程度。樹立完整的體系仿真模型時，要注意不同模塊的輸入輸出數據和信號類型可能存在差異，必須正確排列模塊的連接次序，必要時進行數據類型的轉化，模型中用電壓檢測模塊完結了強弱信號的轉化連接問題。

仿真模型中受控電壓源的給定信號在波形大體一致的前提下可有微小差別，以代表電池個體充放電的差異。圖6為電池組中單節電池電壓檢測仿真成果，可見選用過流放電支路均充的辦法，該電路可正常作業。

體系實驗

實踐運用中，針對某品牌電動自行車生產廠的需求，規劃完結了2組并聯、10節串聯的36V8Ah錳酸鋰動力鋰電池組維護板，其間單節鋰離子電池維護芯片選用日本精工公司的S28241,維護板重要由主電路、操控電路、分流放電支路以及濾波、光耦阻隔和電平調度電路等部分組成，其根本結構如圖7所示。放電支路電流選擇在800mA左右，選用510電阻串并聯構成電阻網絡。

調試作業重要分為電壓測驗和電流測驗兩部分。電壓測驗包含充電功用檢測過電壓、均充以及放電功用檢測欠電壓兩步。能夠選擇選用電池模仿電源供應器替代實踐的電池組進行測驗，因為多節電池串聯，該方法一次投入的測驗本錢較高。也能夠運用安裝好的電池組直接進行測驗，對電池組循環充放電，觀測過壓和欠壓時維護裝置是否正常動作，記錄過充維護時各節電池的實時電壓，判別均衡充電的功用。但此方法一次測驗耗費時刻較長。對電池組作充電功用檢測時，選用3位半精度電壓表對10節電池的充電電壓監測，可見各節電池都在正常作業電壓范圍內，而且單體之間的差異很小，充電進程中電壓誤差小于100mV,滿充電壓4.2V、電壓誤差小于50mV。電流測驗部分包含過流檢測和短路檢測兩步。過流檢測可在電阻負載與電源回路間串接一電流表，緩慢減小負載，當電流增大到過流值時，看電流表是否指示斷流。短路檢測可直接短接電池組正負極來觀測電流表狀況。在確定器材無缺，電路焊接無誤的前提下，也可直接經過維護板上電源指示燈的狀況進行電流測驗。

實踐運用中，考慮到外部攪擾可能會引起電池電壓不安穩的狀況，這樣會形成電壓極短時刻的過壓或欠壓，從而導致電池維護電路錯誤判別，因而在維護芯片配有相應的延時邏輯，必要時可在維護板上添加延時電路，這樣將有用下降外部攪擾形成維護電路誤動作的可能性。因為電池組不作業時，維護板上各開關器材處于斷開狀況，故靜態損耗幾乎為0。當體系作業時，重要損耗為主電路中2個MOS管上的通態損耗，當充電狀況下均衡電路作業時，分流支路中電阻熱損耗較大，但時刻較短，全體動態損耗在電池組正常作業的周期內處于能夠接受的水平。

經測驗，該維護電路的規劃能夠滿意串聯鋰離子電池組維護的需求，維護功用齊全，能可靠地進行過充電、過放電的維護，同時完結均衡充電功用。

依據運用的需求，在改變維護芯片型號和串聯數，電路中開關器材和能耗元件的功率等級之后，可對恣意結構和電壓等級的動力鋰離子電池組完結維護和均充。如選用臺灣富晶公司的FS361A單節鋰離子電池維護芯片可完結3組并聯、12串磷酸鐵鋰離子電池組維護板規劃等。最終的多款工業產品價格合理，經3年商場查驗無返修產品。