多節(jié)電池解決方案 － 鋰離子電池保護(hù)
電池管理解決方案
串接電池的數(shù)量 － 電池組由一串串聯(lián)和并聯(lián)的電池所構(gòu)成。對(duì)于每個(gè)串聯(lián)電池或并聯(lián)電池組都必需提供針對(duì)過(guò)度充電、過(guò)度放電和短路狀況的保護(hù)作用。門限電壓 － 眾多制造商都能生產(chǎn)鋰離子及鋰聚合物電池。有些制造商所采用的技術(shù)可生產(chǎn)具有各種不同的最大應(yīng)力電
壓（也稱為“過(guò)壓門限”）的電池。該數(shù)據(jù)可從電池供應(yīng)商處獲得。門限容差 － 為安全起見，過(guò)壓門限具有在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要納入考慮范圍的容差。
關(guān)斷電流 － 在電池組應(yīng)用中，恒定電流消耗必需非常低以延長(zhǎng)電池的使用壽命。
充電/放電電流 － 與每個(gè)保護(hù) IC 相關(guān)聯(lián)的傳輸元件其額定值是針對(duì)最大電流而擬訂的，無(wú)論它是內(nèi)置 FET 還是外接FET。
特性
TI 驗(yàn)證器件采用三種安全級(jí)別。
? BiCMOS 工藝可降低電流消耗。
? 不同的過(guò)壓門限使得一款設(shè)計(jì)能夠適應(yīng)多家電池供應(yīng)商。
? 睡眠模式中的電流消耗低于 3.5μA，可延長(zhǎng)電池的使用壽命。
? 50 mV 的精準(zhǔn)內(nèi)部修整門限可最大限度地提升安全性。
? 短路保護(hù)功能免除了增設(shè)外部熔斷器的需要。
針對(duì)鋰離子電池化學(xué)組成的獨(dú)立型多節(jié)電池高精度保護(hù)器bq77910A
bq77910A 高精度保護(hù)器是一款面向鋰離子/鋰聚合物電池組的完整、獨(dú)立型電池保護(hù)和電量平衡器件。bq77910A 可監(jiān)視 4 至 10 節(jié)串聯(lián)電池中各電池的電壓，并提供可用于驅(qū)動(dòng) N溝道MOSFET 的快速動(dòng)作輸出，以中斷電源路徑。針對(duì)每種安全條件的啟動(dòng)延遲和恢復(fù)方法都可在非易失性存儲(chǔ)器中進(jìn)行全面編程。
主要特點(diǎn)
? 可保護(hù) 4、5、6、7、8、9 或 10 節(jié)串聯(lián)電池
? 可對(duì)個(gè)別電池電壓進(jìn)行監(jiān)視
? 用于充電和放電控制的低側(cè) NMOS FET驅(qū)動(dòng)器
? 可兼容 1 mΩ 電流檢測(cè)電阻器
? 電源電壓范圍：5.6 V 至 50 V
? 集成型 3.3 V 微功耗 LDO 穩(wěn)壓器

電池管理解決方案 第20頁(yè)有介紹

 

上面就是TI針對(duì)多節(jié)鋰電池充電推出的方案，具體可以到這里看下：http://www.ti.com.cn/paramsearch/cn/docs/parametricsearch.tsp?family=analog&familyId=413&uiTemplateId=NODE_STRY_PGE_T

這個(gè)問(wèn)題貌似別人問(wèn)過(guò)的 不過(guò)沒(méi)關(guān)系，問(wèn)題都是越問(wèn)越明朗

首先來(lái)闡述一下均衡充電的理念：

多節(jié)電池要均衡就是要其充電電壓，電流能一致，

那么要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)只有去檢測(cè)沒(méi)一個(gè)電池的電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)均衡充放電

TI在電池管理方面給出啦不少方案，可以上官網(wǎng)看看去

以上。TKS!!

根據(jù)上述均衡充電保護(hù)板電路工作的基本原理，在Matlab/Simulink環(huán)境下搭建了系統(tǒng)仿真模型，模擬鋰電池組充放電過(guò)程中保護(hù)板工作的情況，驗(yàn)證該設(shè)計(jì)方案的可行性。為簡(jiǎn)單起見，給出了鋰電池組僅由2節(jié)鋰電池串聯(lián)的仿真模型，如圖5所示。 圖5　2節(jié)鋰電池串聯(lián)均充保護(hù)仿真模型模型中用受控電壓源代替單節(jié)鋰電池，模擬電池充放電的情況。圖5中，Rs為串聯(lián)電池組的電池總內(nèi)阻，RL為負(fù)載電阻，Rd為分流放電支路電阻。所采用的單節(jié)鋰電池保護(hù)芯片S28241封裝為一個(gè)子系統(tǒng)，使整體模型表達(dá)時(shí)更為簡(jiǎn)潔。保護(hù)芯片子系統(tǒng)模型主要用邏輯運(yùn)算模塊、符號(hào)函數(shù)模塊、一維查表模塊、積分模塊、延時(shí)模塊、開關(guān)模塊、數(shù)學(xué)運(yùn)算模塊等模擬了保護(hù)動(dòng)作的時(shí)序與邏輯。由于仿真環(huán)境與真實(shí)電路存在一定的差別，仿真時(shí)不需要濾波和強(qiáng)弱電隔離，而且多余的模塊容易導(dǎo)致仿真時(shí)間的冗長(zhǎng)。因此，在實(shí)際仿真過(guò)程中，去除了濾波、光耦隔離、電平調(diào)理等電路，并把為大電流分流設(shè)計(jì)的電阻網(wǎng)絡(luò)改為單電阻，降低了仿真系統(tǒng)的復(fù)雜程度。建立完整的系統(tǒng)仿真模型時(shí)，要注意不同模塊的輸入輸出數(shù)據(jù)和信號(hào)類型可能存在差異，必須正確排列模塊的連接順序，必要時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)換，模型中用電壓檢測(cè)模塊實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)弱信號(hào)的轉(zhuǎn)換連接問(wèn)題。仿真模型中受控電壓源的給定信號(hào)在波形大體一致的前提下可有微小差別，以代表電池個(gè)體充放電的差異。圖6為電池組中單節(jié)電池電壓檢測(cè)仿真結(jié)果，可見采用過(guò)流放電支路均充的辦法，該電路可正常工作。 圖6　鋰電池電壓檢測(cè)仿真結(jié)果系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)際應(yīng)用中，針對(duì)某品牌電動(dòng)自行車生產(chǎn)廠的需求，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了2組并聯(lián)、10節(jié)串聯(lián)的36V8A·h錳酸鋰動(dòng)力電池組保護(hù)板，其中單節(jié)鋰電池保護(hù)芯片采用日本精工公司的S28241,保護(hù)板主要由主電路、控制電路、分流放電支路以及濾波、光耦隔離和電平調(diào)理電路等部分組成，其基本結(jié)構(gòu)如圖7所示。放電支路電流選擇在800mA左右，采用510Ω電阻串并聯(lián)構(gòu)成電阻網(wǎng)絡(luò)。 圖7　鋰電池組保護(hù)板基本結(jié)構(gòu)調(diào)試工作主要分為電壓測(cè)試和電流測(cè)試兩部分。電壓測(cè)試包括充電性能檢測(cè)過(guò)電壓、均充以及放電性能檢測(cè)欠電壓兩步?？梢赃x擇采用電池模擬電源供應(yīng)器代替實(shí)際的電池組進(jìn)行測(cè)試，由于多節(jié)電池串聯(lián)，該方案一次投入的測(cè)試成本較高。也可以使用裝配好的電池組直接進(jìn)行測(cè)試，對(duì)電池組循環(huán)充放電，觀測(cè)過(guò)壓和欠壓時(shí)保護(hù)裝置是否正常動(dòng)作，記錄過(guò)充保護(hù)時(shí)各節(jié)電池的實(shí)時(shí)電壓，判斷均衡充電的性能。但此方案一次測(cè)試耗費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)。對(duì)電池組作充電性能檢測(cè)時(shí)，采用3位半精度電壓表對(duì)10節(jié)電池的充電電壓監(jiān)測(cè)，可見各節(jié)電池都在正常工作電壓范圍內(nèi)，并且單體之間的差異很小，充電過(guò)程中電壓偏差小于100mV,滿充電壓4.2V、電壓偏差小于50mV。電流測(cè)試部分包括過(guò)流檢測(cè)和短路檢測(cè)兩步。過(guò)流檢測(cè)可在電阻負(fù)載與電源回路間串接一電流表，緩慢減小負(fù)載，當(dāng)電流增大到過(guò)流值時(shí)，看電流表是否指示斷流。短路檢測(cè)可直接短接電池組正負(fù)極來(lái)觀測(cè)電流表狀態(tài)。在確定器件完好，電路焊接無(wú)誤的前提下，也可直接通過(guò)保護(hù)板上電源指示燈的狀態(tài)進(jìn)行電流測(cè)試。實(shí)際使用中，考慮到外部干擾可能會(huì)引起電池電壓不穩(wěn)定的情況，這樣會(huì)造成電壓極短時(shí)間的過(guò)壓或欠壓，從而導(dǎo)致電池保護(hù)電路錯(cuò)誤判斷，因此在保護(hù)芯片配有相應(yīng)的延時(shí)邏輯，必要時(shí)可在保護(hù)板上添加延時(shí)電路，這樣將有效降低外部干擾造成保護(hù)電路誤動(dòng)作的可能性。由于電池組不工作時(shí)，保護(hù)板上各開關(guān)器件處于斷開狀態(tài)，故靜態(tài)損耗幾乎為0。當(dāng)系統(tǒng)工作時(shí)，主要損耗為主電路中2個(gè)MOS管上的通態(tài)損耗，當(dāng)充電狀態(tài)下均衡電路工作時(shí)，分流支路中電阻熱損耗較大，但時(shí)間較短，整體動(dòng)態(tài)損耗在電池組正常工作的周期內(nèi)處于可以接受的水平。經(jīng)測(cè)試，該保護(hù)電路的設(shè)計(jì)能夠滿足串聯(lián)鋰電池組保護(hù)的需要，保護(hù)功能齊全，能可靠地進(jìn)行過(guò)充電、過(guò)放電的保護(hù)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)均衡充電功能。根據(jù)應(yīng)用的需要，在改變保護(hù)芯片型號(hào)和串聯(lián)數(shù)，電路中開關(guān)器件和能耗元件的功率等級(jí)之后，可對(duì)任意結(jié)構(gòu)和電壓等級(jí)的動(dòng)力鋰電池組實(shí)現(xiàn)保護(hù)和均充。如采用臺(tái)灣富晶公司的FS361A單節(jié)鋰電池保護(hù)芯片可實(shí)現(xiàn)3組并聯(lián)、12串磷酸鐵鋰電池組保護(hù)板設(shè)計(jì)等。最終的多款工業(yè)產(chǎn)品價(jià)格合理，經(jīng)3年市場(chǎng)檢驗(yàn)無(wú)返修產(chǎn)品