
隨著社會的進步,電動行業不斷的發展,鋰電池保護板現在也已經普遍被使用,所以做鋰電池保護板的實踐系統實驗已經是迫在眉睫。在實際應用中,國人創發針對某品牌電動自行車生產廠的需求,設計實現了2組并聯、10節串聯的36V8A·h錳酸鋰動力電池組保護板,其中單節鋰電池保護芯片采用日本精工公司的S28241,而保護板主要由主電路、控制電路、分流放電支路以及濾波、光耦隔離和電平調理電路等部分組成,其基本結構如圖所示。放電支路電流選擇在800mA左右,采用510Ω電阻串并聯構成電阻網絡。
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。可以選擇采用電池模擬電源供應器代替實際的電池組進行測試,由于多節電池串聯,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工作電壓范圍內,并且單體之間的差異很小,充電過程中電壓偏差小于100mV,滿充電壓4.2V、電壓偏差小于50mV。電流測試部分包括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態。在確定器件完好,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狀態進行電流測試。
實際使用中,考慮到外部干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,這樣將有效降低外部干擾造成保護電路誤動作的可能性。由于電池組不工作時,保護板上各開關器件處于斷開狀態,故靜態損耗幾乎為0。當系統工作時,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,整體動態損耗在電池組正常工作的周期內處于可以接受的水平。
經測試,該保護電路的設計能夠滿足串聯鋰電池組保護的需要,保護功能齊全,能可靠地進行過充電、過放電的保護,同時實現均衡充電功能。
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