随着社会的进步,电动行业不断的发展,锂电池保护板现在也已经普遍被使用,所以做锂电池保护板的实践系统实验已经是迫在眉睫。在实际应用中,国人创发针对某品牌电动自行车生产厂的需求,设计实现了2组并联、10节串联的36V8A·h锰酸锂动力电池组保护板,其中单节锂电池保护芯片采用日本精工公司的S28241,而保护板主要由主电路、控制电路、分流放电支路以及滤波、光耦隔离和电平调理电路等部分组成,其基本结构如图所示。放电支路电流选择在800mA左右,采用510Ω电阻串并联构成电阻网络。
调试工作主要分为电压测试和电流测试两部分。电压测试包括充电性能检测过电压、均充以及放电性能检测欠电压两步。可以选择采用电池模拟电源供应器代替实际的电池组进行测试,由于多节电池串联,该方案一次投入的测试成本较高。也可以使用装配好的电池组直接进行测试,对电池组循环充放电,观测过压和欠压时保护装置是否正常动作,记录过充保护时各节电池的实时电压,判断均衡充电的性能。但此方案一次测试耗费时间较长。对电池组作充电性能检测时,采用3位半精度电压表对10节电池的充电电压监测,可见各节电池都在正常工作电压范围内,并且单体之间的差异很小,充电过程中电压偏差小于100mV,满充电压4.2V、电压偏差小于50mV。电流测试部分包括过流检测和短路检测两步。过流检测可在电阻负载与电源回路间串接一电流表,缓慢减小负载,当电流增大到过流值时,看电流表是否指示断流。短路检测可直接短接电池组正负极来观测电流表状态。在确定器件完好,电路焊接无误的前提下,也可直接通过保护板上电源指示灯的状态进行电流测试。
实际使用中,考虑到外部干扰可能会引起电池电压不稳定的情况,这样会造成电压极短时间的过压或欠压,从而导致电池保护电路错误判断,因此在保护芯片配有相应的延时逻辑,必要时可在保护板上添加延时电路,这样将有效降低外部干扰造成保护电路误动作的可能性。由于电池组不工作时,保护板上各开关器件处于断开状态,故静态损耗几乎为0。当系统工作时,主要损耗为主电路中2个MOS管上的通态损耗,当充电状态下均衡电路工作时,分流支路中电阻热损耗较大,但时间较短,整体动态损耗在电池组正常工作的周期内处于可以接受的水平。
经测试,该保护电路的设计能够满足串联锂电池组保护的需要,保护功能齐全,能可靠地进行过充电、过放电的保护,同时实现均衡充电功能。
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