锂离子电池管理系统

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1、锂离子电池管理系统动力锂电池管理系统实现对锂电池动力电池组的过充电保护、过放电保护、过流保护和均衡充电等功能。锂离子电池的保护主要包括过充电保护、过放电保护、过电流及短路保护等。1电池管理系统功能1.1过充电保护对锂离子电池来说，其充电后单节电芯最高电压不得超过规定值，否则电池内的电解质会被分解，使得温度上升并产生气体，降低电芯的使用寿命，严重时甚至会引起爆炸，所以保护电路一定要保证绝对不可过度充电，必须对电池组中每一节电池的端电压进行监控，当电芯的电压超过设定值时，即激活过充电保护功能，由保护电路切断充电回路，中止充电。在电芯电压回归到允许的电压并解除过充锁定

2、模式时，才能停止保护。不同材料的锂离子电池其保护电压和释放电压都有其不同的规定值。另外，还必须注意因噪声所产生误动作，为了防止误判和误操作，还要设置过充保护延时，并且延迟时间不能短于噪声的持续时间。当电压持续超过过充检测电压一定时间以上才会触发过充保护。1.2过放电保护锂离子电池的过度放电，也会缩短其使用寿命，而且对电池造成的损害往往是不可逆的。为了防止锂离子电池的过放电状态，当锂离子电池电压低于其过放电电压检测点时，即激活过放电保护，中止放电，并将电池保持在低静态电流的待机模式，参数设置类似过充保护。1.3过电流/短路保护锂离子电池的最大放电电流有一定限制，过

3、大的放电电流同样会引起锂电池的不可恢复的损坏，影响其使用寿命。短路保护这个功能其实是过流保护的扩展，若由于外部短路等原因引起的大电流放电时要立刻停止放电，否则对锂电池本身和外部设备都可能会造成严重的损害。过流保护的延时时间一般至少要几百微秒至毫秒，而短路保护的延时时间是微秒级的，几乎是短路的瞬间就切断了回路，可以避免短路对电池带来的巨大损伤。就电动工具而言，保护电流值和延时时间的设置还必须和电动工具本身的参数结合起来，否则会影响工具的输出扭矩和电机的寿命。相关关键字：锂离子动力电池组均衡控制过流管理系统1.4电池均衡动力锂离子电池一般都要几串、几十串甚至几百串以

4、上，由于电池在生产过程中，从涂膜开始到成为成品要经过很多道工序，即使经过严格的检测程序，使每组电源的电压、电阻、容量一致，但使用一段时间以后，电池内阻、电压、容量等参数产生波动，形成不一致的状态，就会产生这样或那样的差异。这种差异体现为电池组充满或放完时串联电池芯之间的电压不相同。这种情况下导致电池组充电的过程中，电压过高的电池芯提早触发电池组过充电保护，而在放电过程中电压过低的电池芯导致电池组过放电保护，从而使电池组的整体容量明显下降，整个电池组体现出来的容量为电池组中性能最差的电池芯的容量，而且使用时很容易发生过充和过放现象，且不易发现，导致提前失效。因此要

5、求保护电路能够完成电池单元的均衡操作，用以从具有较高电压的电池抽取多余的电流，消耗多余的电量，实现电池均衡，最大限度地发挥动力锂电池的效用，延长电池的使用寿命，增加安全性。目前常用的均衡方法有储能均衡和电阻均衡。储能均衡是利用电池对电感或电容等储能元件的充放电，通过继电器或者开关器件实现储能元件在不均衡电池间的切换，达到电池间的能量转移。这种均衡充电方法一般控制网络复杂，安全性管理要求高，在使用中应注意掌握好储能元件的充放电时间，其最大的优点是充、放电(工作)使用中，都可平衡各单元电池的功能，且不消耗锂离子电池组的电能。电阻均衡一般是通过控制器控制电阻网络的通断

6、对电池组进行分流均衡，这种方法可以同时对多节电池进行均衡，控制简单。但是均衡过程中如果电阻选的过大，则均衡电流太小，效果甚微；如果电阻选的过小，则电阻功率很大，系统能量损耗大，均衡效率低，系统对热管理要求较高，需要进行温度检测控制。电阻均衡的原理是在电池组充电的过程中，当某节电池充电速度较快，电压高于其他电池，系统通过控制开关控制均衡电阻的导通分流，降低电池的充电速度，以达到各节电池均衡充电的目的。2保护功能的实现对于锂离子电池的保护方法主要有两种：单片机控制和集成电路保护芯片。2.1IC控制目前可以实现锂离子电池保护功能的芯片很多，国外、台湾、大陆都有很多种芯

7、片可以选择，目前日系理光和精工的方案采用的比较多，方案成熟，外围电路简单，但是价格比较贵。各种保护IC实现的功能相差无几，其保护模式和外部线路也大同小异，在实际应用中可根据需要选择不同IC。选择IC的时候要多方考虑，不同型号的IC的过充电保护电压是不同的，有4.25V也有4.35V的，还有IC的自身功耗、外围电路是否够简单、保护IC的各参数精度是否符合要求，体积是否足够小，都要考虑周到。保护板除了保护功能完善以外，低功耗也是重要的参数。为防止过度放电，保护IC必须检测电池电压，一旦达到过度放电检测电压以下，就必须关断功率MOSFET而截止放电。但此时电池本身仍有

8、自然放电及保护IC的消耗