锂电池组充电问题

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1、锂电池组充电问题锂离子电池组由多个单体电池串联组合使用时，即使单节电池的性能再优良、质量再好，若配组使用的各单体电池特性不一致，都会导致电池组内部各单体电池过充和过放情况的严重不一致，就内部单个电池而言，组合使用比单个使用更容易发生过充和过放现象，且不易发现。任意一个电池的特性加剧恶化时，将导致电池组内其它电池发生多米诺骨牌效应的连锁性、加剧性损坏。电池组的品质由其中质量最差的一只电池决定，一只电池质量差不仅影响了整个电池组的性能，还会引起恶性的连锁反应，使其电芯差的更差，好的也会迅速变差。一只电芯不好，会使整个电池组损坏，

2、其损失可想而知。[注2]为解决上述问题，目前通用的做法是将单体电池精选配对，组合成优质的电池组，最大限度的减小电池间的差异。但由于我国锂离子电池生产存在生产单位多、原材料性能不稳定、产品质量离散性大等因素，使得电池组的配组技术不完善，造成了质量的不稳定。由于上述原因，动力锂离子电池组在实际使用中（特别是充电时）解决各单节锂电池在电池组中的平衡问题极为重要。电池组各单元电量的平衡可采用电阻平衡、电容平衡、电感平衡等多种方案。本智能能源管理模块采用电容平衡方案，如图3所示。B1、B2……Bn为组成锂离子电池组的各单元电池，S1、

3、S2……Sn  为MCU控制的多路开关，C为平衡电容。当电池组充电时电流I在各节电池的压降，若某节（例如：B2）电池电压高于其他电池超过某值、B3最低，MCU控制的多路开关S2、S3合上，SA、SB切换都在a点，B2通过S2  S3  SA、SB向C充电，在C充满电后，MCU控制的多路开关S3  S4合上，SA、SB切换都在b点，电容C通过S2  S3、SA、SB向B3释放电能，使B2  电压下降，B3电压上升，如此反复循环n次使得锂离子电池组各单元电池能平衡充电。此方案特点亦较为简单、可靠，但使用中应注意掌握好电容充放电时

4、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。3.3电压检测原理与方案设计  锂离子电池在充电时为防止过充损坏电池，要求其端电压严格控制在4.2V以下，其精度要求为1℅。本智能能源管理模块采用图4所示电压检测方案。其工作原理是：首先MCU控制的多路开关Sn—1、Sn—2、同步的将电容分别的接到各单元电池两端，使电容充电且使电容电压等于被测单元电池的电压；然后MCU控制的多路开关Sn—1、Sn—2、断开，同时合上开关S—1、S—2接入A/D进行测量。此方案可直接使用微处理器内的

5、8位共地A/D，省去另外单独加入A/D，节省了设计成本。3.4温度保护方案设计  锂离子电池充电时对其温度有较高的要求，不能过热（45℃以上）或过冷（-10℃以下），否则将会导致性能下降、损坏、甚至出现其它安全（如爆炸等）问题，因此，对锂离子电池进行温度监测并实行保护是必需的。本方案选用MAXIM公司推出的温度监控器MAX6501-MAX6504，对测量温度值不进行严格检测，只检测温度是否超出了某个预订范围，一旦温度超出所规定的范围则发出报警信号，并启动相应的保护电路。MAX6501-MAX6504是具有逻辑输出的温度监视器

6、件，采用5脚SOT23封装，工作电压范围为2.7V---5.5V。温度检测门限由工厂预置为固定值，可预置范围为-40℃至+115℃，预设间隔为10℃。4结束语本文的技术创新点是：在动力锂离子电池组能源管理中引入了智能化的控制及管理方法，通过内置的微处理器，对动力锂离子电池组提供了平衡保护，发挥锂离子电池的最大性能。开发出的样机经过试验，满足设计要求，目前已在在多家电动自行车厂进行了试用，具有很好的推广价值和经济前景。