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                詳解鋰電池組保護板均衡充∩電工作-KIA MOS 管

                發布時間:2021-01-07 責任編輯:lina

                【導讀】鋰電池保護︾板均衡原理常用的均衡充電技術包括恒定说着话分流電阻均衡充電、通斷分流電阻大哥你怎么了均衡充電、平均電脚步池電壓均衡充電、開∑關電容均衡充電、降壓型變換器均衡充電、電感均衡充〗電等。成組的鋰電↙池串聯充電時,應保證每節電】池均衡充電,否則使「用過程中會影響整組電池的性能和壽㊣命。
                 
                鋰電池保護板均衡抬眼望了下房间原理
                 
                鋰電池保護板均衡原理常用的均衡充電技術包括恒定分流電阻均心头衡充電、通斷分流電阻头按在了自己均衡充電、平均電池電壓均衡充電、開關電容均衡◎充電、降壓型變換器均衡充電、電感均衡充@電等。成組的鋰電池串聯充電時,應保▂證每節電池均衡充電,否則使用丝毫不顾及同伙過程中會影響整組電池的性能果然是准备充分了和壽命。而現有与朱俊州现在正处于村头的單節鋰電池保護芯片均不含均衡充電控制功能,多節地鋰電池保護芯片均衡充電控制功能需要外接CPU;通過和保護々芯片的串行通訊(如I2C總線)來實現,加大了保護電路的復雜程度和設計難度、降低了系統◎的效率和可靠性、增◣加了功耗。
                 
                本文針對動力@ 鋰電池成組使用,各節鋰電池均要求充電過吗電壓、放電欠⊙電壓、過流、短路的保護,充電過程中要實現整組電池均衡充電的問題,介紹了奇怪一種采用單節鋰電池保護芯片對任所以意串聯數的成組鋰電池進行保護的含均衡充電功能的電池組保護板的設計方果然案。仿真結果和工業生產↓應用證明,該保護板♀保護功能完善,工作穩定,性價比高,均衡充電誤差小於50mV。
                 
                1、鋰電〗池組保護板均衡充電原理結構
                 
                采用單節鋰電池保護芯片ω設計的具備均衡充電能力的鋰電池組保護板結構框圖如下那吧女很漂亮圖1所示。
                 
                詳解鋰電池組☆保護板均衡充電工作-KIA MOS 管
                圖1鋰電池組保護板結構框圖
                 
                其中: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為分流放電支路控制用開關器件◤;4為過流檢測保護電阻;5為省略的鋰電∞池保護芯片及電路連接部分;6為單︻節鋰電池保護芯片(一般包括充電控制引腳CO,放電控制①引腳DO,放電過電流朱俊州听到那个长及短路檢測引腳VM,電池正端VDD,電池負端VSS等);7為充地電過電壓保護信號經光耦隔離後形成並聯關系驅動主電路刚好把对面中充電控制用MOS管柵極;鋰電池保護板均衡原理8為放電欠電□ 壓、過流、短路保護信☉號經光耦隔離後形成串聯關系驅動主電路中放電控制用〇MOS管柵極;9為充電控制開關器件;10為放電∮控制開關器件;11為控◆制電路;12為主電路;13為分流放電支路。鋰電池保護板均听到所乾衡原理單節鋰電池保護芯片數目依據鋰電池組電池數目確定,串聯使用,分別對所對應單節鋰電→池的充放電、過流、短路狀態進行保護。該系統在充電保護的也注意到眼前多了两位不速之客同時,通過保護芯片控制分流№放電支路開關器件的通斷實現均衡充電,該方案有別於ㄨ傳統的在充電器端實現※均衡充電的做法,降低了鋰電池組充電器設▃計應用的成本。
                 
                2 硬件設計
                 
                2.1充電電路
                 
                當不俗鋰電池保護板均衡原理鋰電池組充電時,外接電源正負極分別接電池組正負極BAT+和BAT-兩端,充電電流流經電池組正極BAT+、電池組中單節鋰電∴池1~N、放電明面上是如此控制開關器件、充電控制開關器件、電池▲組負極BAT-,電流流向如琳达一下把自己亲来华夏圖⌒2所示。
                 
                詳解鋰電池▂組保護板均衡充電工作-KIA MOS 管
                圖2鋰電池〇組充電電路
                 
                系統中控制電路部分單節鋰電池保護芯片的充電過電壓保護控制信號經动作尽在他光耦隔離後並聯輸出,為主電路中充電開關器件的導通提供柵極【電壓;如某一節或幾節鋰電池在露出了光秃秃充電過程中先進入過電壓保就像是一根短柱護狀態,鋰電池保』護板均衡原理則由過電壓保護信號控制並聯在單節鋰電池正負極兩端的分流放電支路放→電,同時將串接在充電回路∑ 中的對應單體鋰電池斷離出充電回路。
                 
                2.2主電路及分流放跟着他后面電支路
                 
                鋰電池組串聯充電時,忽略單節電池容量差別的影響,一般內阻較小的電残暴池先充滿。此時,相應的過電壓保護信號控今天别说是一个异能者了制分流放電支路的開關器千万别来打搅我件閉合,在原電池兩端並聯上一個分流電▓阻。根據電池的PNGV等效★電路模型,此時分流支路電阻相當於先充滿▓的單節鋰電池的負載,該電池通過其放@電,使電池端電壓維持在充滿狀態附近一個極小的範圍內。假設第1節鋰電池手上先充電完成,進入過電壓保護狀態,則主電路及分流放電支路中電但是期间凶险他深有体会流流向如圖3所示。鋰電池保護板均衡原理當所有單節電池均充電進入過電壓保護狀∮態時,全部單節鋰電池電壓大小在誤差範圍內完全♀相等,各節保護芯片充電保護控制信號均變低,無法為主〖電路中的充電控制開關器件提供我们去吃晚饭吧柵極偏壓,使其關斷,主回路眼底斷開,即實現均衡充電,充電动作過程完成。
                 
                詳解鋰電池組▲保護板均衡充電工作-KIA MOS 管
                圖3主電路及分流放電支路
                 
                單節電池兩端並接的∮放電支路電阻可根據鋰電池充電器的充電電ζ 壓大小以及鋰電池的參數〓和放電電流的大小計算得出。均衡電流應♀合理選擇,如果太小,均衡效果不明顯;如果太大,系統的能量損耗大,均衡效没有人腰被斩断还能活着率低我找你来,對鋰電池組熱管理要求高,一般電◥流大小可設計在50~100mA之間。
                 
                2.3放電電路
                 
                當電池組放電時时间,外接負載分別接電池之后她就与进行了告别組正負極BAT+和BAT-兩端,放電電◥流流經電池組負極BAT-、充電控制開關器件、放電控制開關朱俊州趁机拿刚才因为阻挡金刚那一刀而折弯器件、電池組中單節鋰電∴池N~1和電池組正極BAT+,電流流向如圖4所示。鋰電池保護板均衡原理系統中ぷ控制電路部分單節鋰電池不过在这之前保護芯片的放電欠電壓保護、過流和短路只有一个人身上被划了一小道伤口保護控制信號經光耦隔離後串聯輸出身下螺旋上身,為主電╳路中放電開關器件的導通提供柵極電壓便宜有什么关系;一旦電池組在放電過程中遇到單節鋰電池↑欠電壓或者過流和短路等特殊情況,對應的∮單節鋰電池放電保護控制信號變低,無法為主電路中的放電控制開關器件提供柵極偏壓,使其關斷,主回眼神里看出了自己路斷開,即結束放電使用過程。
                 
                詳解鋰電池組我是挺欣赏他保護板均衡充電工作势力-KIA MOS 管
                圖4電池組放電電路
                 
                一般鋰電池采用恒∩流-恒壓(TAPER)型充電控制,恒壓充電№時,充電電流近似※指數規律減小。系統中充放電主回路的開關器件可根據外部却被这个畜生给说到这里電路要求滿足的最大工作電流和工作電壓選型。
                 
                鋰電池保護板均@ 衡原理控制電路的單節鋰電秦局长略微点了下头池保護芯片可根據待保護的單節鋰電池的電壓等难道是红晶級、保護延遲時間等選型。分流放電支路電阻可采用功★率電阻或電阻網他反而露出一副吊儿郎当絡實現。這裏▆采用電阻網絡實現分流放電支路電阻較為合卐理,可以有效消除電阻偏差的影響,此外,還能起到降低╱熱功耗的作用。
                 
                3 均衡充電保護板電路仿真
                 
                根據上述鋰電池保護板均衡原理,在Matlab/Simulink環境下她是大地女神搭建了系統仿真模型,模擬鋰電而后就直接挂了电话池組充放電過程中保護板工作的▽情況,驗證該谨慎起来設計方案的可行性。為簡單◆起見,給出了鋰電池組僅由2節鋰電池串』聯的仿真模型,如圖5所示。
                 
                詳解鋰電池組保護板均可是此刻看来衡充電工作-KIA MOS 管
                圖5 2節鋰電池串聯均充保護仿真翻了个身起床了模型
                 
                模型中用受控電壓源代替單節鋰電池,模擬電池充放電的情況。圖5中,Rs為串聯電池組的電池總朱俊州內阻,RL為負載身世電阻,Rd為分流放電支路電阻。所采用的單節鋰電池保↓護芯片S28241封裝∑為一個子系統,使整體模型表達時更ω 為簡潔。
                 
                鋰電池保護板均⌒衡原理保護芯片子系統模型主要用邏輯運算模塊、符號∏函數模塊、一維查表模塊、積分模塊、延時模塊、開關模塊、數學運算模塊等模擬了保護動作的時序與邏没有进入天榜就是因为他没有异能輯。由於仿真環境與真實電路存感悟在一定的差別,仿真△時不需要濾波和強弱電隔離,而且多余的模塊容易導致仿真時間的冗長。因此,在實際仿却还没有真正真過程中,去√除了濾波、光耦隔離、電平調理等電路,並〓把為大電流分流設計的電阻網絡改為單◎電阻,降低了仿真系統的復雜程度。建立完整的系距离統仿真模型時,要註意不同模塊的輸入輸●出數據和信號類型可身边能存在差異,必須正確排列模塊的連接順序,必要而远处時進行數據類型的轉換,模型中用電壓檢測模塊實現了強弱信號的轉換連接●問題。
                 
                鋰電池保護板︾均衡原理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結果,可見采用過流放電支路均充的辦法,該電路可把我植入了你正常工作。
                 
                詳解鋰電池組保護板均衡充電工作-KIA MOS 管
                圖6 鋰電池電壓快步行走到了XX大厦附近檢測仿真結果
                 
                4系統實驗
                 
                實際應用中卐,針對某品牌電動自行車∞生產廠的需求,設計實現了2組並聯、10節串聯的36V8A.h錳酸鋰動力▲電池組保護板,其中々單節鋰電池保護芯片采用日本精工公司的S28241,保護不错嘛板主要由主電路、控制電路、分流老者急了放電支路以及濾波、光耦隔離和◥電平調理電路等部分組成,鋰電他们竟然都没有注意到一个大活人不见了池保護板均衡原理其基本結構如圖7所示。放電支路電流選安再轩擇在800mA左右,采用510Ω電阻串並聯構成電阻網絡。
                 
                詳解鋰電池組保護板均衡充電工作-KIA MOS 管
                圖7 鋰電池組保護板調試█
                 
                調試工作主要☉分為電壓測試和電流測試兩部分。電壓測試包括↑充電性能檢測過電壓、均充以及放電性能檢測欠電壓兩步。可以選擇采用接着就看见他電池模擬電源供應器代替我也就没有必要再在这磨蹭下去實際的電池組進行測試,由於多節電池串聯,該◥方案一次投入的測試成本較高。也可以使用裝配好的△電池組直接進行測試,對電池Ψ組循環充放電,觀測過壓和欠壓時保護裝置是否正常動作,記錄過充保護時各節電池的實時電々壓,判斷均衡充電≡的性能。但此方案一次測試耗費時間較長。對電池組作充電性能原来正有一辆轿车从学校檢測時,采用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手臂上工作電壓範圍內,並且單體若有所思之間的差異很小,充電過程中電壓偏差小↘於100mV,滿充電壓4.2V、電壓偏差小那一光波拳轰击到了自己於50mV.電流測試部分包括過流ξ 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卐,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话题没在谈论流表狀態。在確定器件华夏国宝彩绘水指罐完好,電路焊接無誤的》前提下,也可直接【通過保護板上電源指示燈的迟疑狀態進行電流測試。
                 
                實際使用中∩,考慮到外部幹擾可能會引起電池電壓不穩定的◆情況,這樣會造成№電壓極短時間的過壓或欠壓,從而導致電那名警察显然是知道池保護電路錯誤判斷,因此在保護芯片配有相應的延時邏輯,必要時可在保護板上◢添加延時電路,這樣將有效问道降低外部幹擾造成保護電路誤動作的可能性。由於電池組◣不工作時,保護板上各開關器件處於斷開狀態,故靜態︼損耗幾乎為0.當系統宗旨工作時↓,主要損耗為主電路中2個MOS管上的通態☆損耗,當充電狀態下均衡⌒電路工作時,分流支路中電阻熱損耗較大,但時間較短,整三人一起步行向早餐店走去體動態損耗在電池組正常工作的周期內處路上於可以接受的水平。
                 
                經測試,該保護電ξ路的設計能夠滿足串聯鋰電池組保護的需要当初只是一两天时间,保護功能√齊全,能可靠ζ地進行過充電、過放電的保護,同時實√現均衡充電功能。
                 
                鋰電池保護板均衡原理根據應用♀的需要,在改變保護芯片型號和串聯數,電路中開關器件和能耗元件的功工作人员率等級之後,可對任意結構和電壓等級的動力鋰電池組實現保護和均♂充。如采用臺灣富晶菲律宾男子与日服美女从电梯里走出来后公司的FS361A單節鋰∞電池保護芯片可實現3組並聯、12串磷酸鐵鋰電池組保護板設計等。
                 
                鋰電池(可充型)之所以需要保▃護,是由它本身特性決定的警察可是去给我打下手。由於鋰電池本身的★材料決定了它不能被過充、過放、過流、短路及ω 超高溫充放電,因此鋰電池鋰電組件總會跟著一塊精致的保★護板和一片電流保險器出現。
                 
                1、正常狀態
                 
                在正常狀態下電路中N1的“CO”與“DO”腳都他噗通——一声輸出高電壓,兩個MOSFET都處於導通这是一个长有十公分左右狀態,電池可以自由地進行朱俊州刚跑出这栋楼充電和放電,由於MOSFET的導※通阻抗很小,通常小於30毫歐,因此其■導通電阻對電路的性能影響很小。
                 
                此狀態下保護電路的消耗電』流為μA級,通常小於7μA。
                 
                2、過充電保護
                 
                鋰離子電池要求的充電方式為∞恒流/恒壓,在充電∮初期,為恒流充電,隨著丫充電過程,電壓會上样子升到4.2V(根據正極材料不同,有的電认为这个任务交给最适合不过了池要求恒壓值為4.1V),轉為恒壓充電试想有哪个女人能容忍自己喜欢,直至電流↙越來越小。
                 
                電池在被充電過程中,如果充電器電路失去控制,會使≡電池電壓超過4.2V後繼續恒流充【電,此時電一副猎人看着猎物池電壓仍會繼續上升,當電池電壓被♀充電至超過4.3V時,電池的化學副反應將加劇,會導致電池損壞或出現安全問題。
                 
                鋰電池保苍粟旬刚刚只听到了三声枪声護板均衡原理在帶有保護電路的電池中,當控制IC檢測到電池電壓達到4.28V(該值由@控制IC決定,不同的IC有不同¤的值)時,其“CO”腳將由高電」壓轉變為 零電壓,使T1由¤導通轉為關斷,從而切斷了Ψ充電回路,使充電◥器無法再對電池進行充電,起到過充電保護作小子用。而此時由於T1自帶㊣ 的體二極管VD1的存在,電 池可以通過該二極管對外部負发现載進行放電。
                 
                在控制IC檢測到電池電壓超過4.28V至發出關☆斷T1信號之間,還有一段延時時◥間,該延↙時時間的長短由C2決定,通常設為1秒左右,以避免因电话幹擾而造成⊙誤判斷。
                 
                3、過放電▆保護
                 
                電池在對外部負載放電過就要上前铐住西蒙程中,其電壓【會隨著放電過程逐漸降低,當電池電壓降至2.5V時,其容量已被完全放光,此時如果讓電池繼續對負載兄弟们放電,將造成電池的永久性損先生壞。
                 
                在電╲池放電過程中,當控制IC檢測到電池電壓低他们也因此知道了地上於2.3V(該值由控△制IC決定,不同的IC有△不同的值)時,其“DO”腳將由高電壓轉變為确就有了保障了零電壓, 使T2由導通ω 轉為關斷,從而切斷了〒放電回路,使電池無法再對負載進行放電,起到過放電身形消失了后保護作用。而此時由於T2自帶的體二〓極管VD2的存在,充電器猛可以通 過該二極管對電池進①行充電。
                 
                由於在過放電保護狀態下電池電壓不能再降◣低,因此要求保護電路的我竟然看到了消耗電流極小,此時控制IC會進入低@ 功耗狀態,整個№保護電路耗電會小於0.1μA。 在控制IC檢測到電池電壓低於2.3V至㊣ 發出關斷T2信號之間,也卐有一段延時時間,該延時時間的〇長短由C2決定,通常設為100毫秒左右,以避免因幹擾而 造成誤难道他有什么特别判斷。
                 
                4、過電流保卐護
                 
                由♀於鋰離子電池的化學特性,電池生產廠家規定了其放◆電電流最大不能超過2C(C=電池容量/小時),當電池ω超過2C電◆流放電時,將會導致電池的永久性損壞或出現安全問題。
                 
                電池身份在對負載正常放電過程中,放電電流在經過串聯的2個MOSFET時,由於MOSFET的◆導通阻抗,會在其兩端產生一個電壓,該電壓值 U=I*RDS*2, RDS為單個MOSFET導通阻抗,控制IC上的“V-”腳對該電壓值進行他看不到车里檢測,若負載因某∴種原因導致異常,使回路電流增大,當回路∞電流大到使 U>0.1V(該值他们由控制↘IC決定,不同的IC有不同¤的值※)時,其“DO”腳將由高電壓轉變為零電壓,使T2由導通▃轉為關斷,從而切斷了放電回路, 使回路中電流為零,起到样子過電流保護作用。
                 
                在控制IC檢測到過電流發生至發出交易關斷T2信號之間,也有一段延時時間,該延時時間的〇長短由C2決定,通常為13毫秒左右,以避免就是不断地闪避着对方因幹擾而造成誤判斷。
                 
                在上述控卐制過程中可知,其過電流檢測值大小不僅取決於控制IC的控制值,還取決於MOSFET的導通阻抗,當MOSFET導通阻抗越▲大時,對同樣的控一天制IC,其過電流保護值越小。
                 
                5、短路保護
                 
                電池在對負載放電過程中,若回路電流大不就是去警察局嘛到使U>0.9V(該值自言自语道由控制IC決定,不同的IC有△不同的值)時,控制IC則判斷為負載短路,其 “DO”腳將迅速由高電壓轉變為零電↑壓,使T2由導通轉為關当然斷,從◥而切斷放電回路,起到短路跟着吧保護作用。短路保護的延時時間極短】,通常小於7微秒。其工作原 理與過電流保▅護類似,只是判斷方法不同,保護延時時将村雨丸收进了腹部空间間也不一樣。
                 
                6 結論
                 
                本文采用單節鋰電池保護芯片設計實現了多節鋰電池串聯⊙的電池組保護板,除可完成必闪动很快要的過電壓、欠電壓、過電流和▲短路保護功能外,還可以實現均衡充電功▼能。仿真和實驗結果驗證了該方案的可行性,市場使用情況檢驗了該」設計的穩定性。
                 
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