動力鋰電池組充電管理電路設(shè)計方案

由于單個鋰電池的電壓過小，為得到更大的工作電壓，一般需要將鋰電池串聯(lián)使用。電池組充電過程中，需要對每個電池的電壓情況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，以保證每個電池工作在正常工作狀態(tài)下，避免發(fā)生過充現(xiàn)象，損壞鋰電池。

串聯(lián)鋰電池電池組中，各個鋰電池的基準(zhǔn)電平不同。假設(shè)電池組中的電池電壓分別為a1 , a2 , ?,則對地第一節(jié)電池電壓為a1 , 第二節(jié)電池電壓為a1 + a2 , 以此類推。

在電壓監(jiān)控中我們需要對各個電池的實(shí)時電壓進(jìn)行比較，就必須設(shè)計一定的電路，將各個電池的電壓轉(zhuǎn)化到同一基準(zhǔn)上。采取光耦隔離取樣的方法可以實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)化，考慮到線性光耦價格是普通光耦的10 倍以上，出于工程中成本控制需要，將普通光耦線性化連接以實(shí)現(xiàn)電壓的采集和實(shí)時監(jiān)控。

在如圖4 所示的單體電池電壓監(jiān)控電路中，使用了同一型號同一批次的兩個普通光耦器件和兩個運(yùn)算放大器。兩個光耦中，一個用于輸出，另外一個用于反饋。反饋用來補(bǔ)償發(fā)光二極管時間、溫度特性上的非線性。

圖4 電壓監(jiān)控電路

在圖4 中：

其中： K1 , K2 為電路中光耦U1 ,U2 的電流傳輸比。

由電路可知：

其中V bat 為電池兩端電壓。由于選用同一型號同一批次的光耦，所以電流傳輸比近似相等，即K1 = K2 .

所以，有：

從式(5) 可知，該測量電路的電壓增益只與電阻R1 ,R2 的阻值有關(guān)，與光耦的電流傳輸參數(shù)等無關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)了對電壓信號的線性隔離。經(jīng)如圖所示電路轉(zhuǎn)化后電池電壓被轉(zhuǎn)化為具有統(tǒng)一參考地的輸出電壓Vout .

2. 4 部分分流控制電路

如圖5 分流控制電路所示，充電過程中，當(dāng)某一單體電壓明顯高于組內(nèi)其他電池時，CPU 將控制端口拉高，則Q1 導(dǎo)通，Q2 基極電位被拉低，Q2 導(dǎo)通，部分電能從旁路電阻R4 分流，降低該電池充電速率，從而實(shí)現(xiàn)電池組各單體電池充電速率同步。