電動自行車鋰電池組保護(hù)電路設(shè)計

　　0引言

　　近期，國家多部門聯(lián)合發(fā)文對電動自行車產(chǎn)業(yè)進(jìn)行了整改，要求電動自行車的整車重量應(yīng)不大于40kg，最高車速應(yīng)不高于[1]20km/h.據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)，目前國內(nèi)大多數(shù)電動自行車無法達(dá)標(biāo)，而其中一大原因就是存在于動力源———鉛酸電池。由于此類電池的比能量較小，導(dǎo)致其體積和重量均較大，加上生產(chǎn)過程中易造成鉛污染，如今已嚴(yán)重制約著電動自行車產(chǎn)業(yè)。

　　鋰電池問世時間并不長，但由于其具有的比能量大，體積小，重量輕，循環(huán)壽命長，無記憶效應(yīng)，無污染等特點(diǎn)[2]，已成為未來電動自行車能源的新發(fā)展方向，目前國外的電動自行車已開始推廣使用。鋰電池工作電壓在2.7～4.2V區(qū)間，可采用多節(jié)電池的串聯(lián)和并聯(lián)來滿足電動自行車所需電壓和電量的要求。鋰電池的使用要求不能過充電、過放電、過電流，否則將降低電池壽命，嚴(yán)重時會導(dǎo)致電池爆炸。因此，需要設(shè)計一款專用保護(hù)電路對每節(jié)電池進(jìn)行管理，以保證鋰電池的正常充放電。在此完成了一款電動自行車鋰電池保護(hù)電路的研究與設(shè)計。

　　1設(shè)計需求

　　單個鋰電池型號為RFE-N18650，如圖1所示，標(biāo)稱電壓為3.6V.鋰電池組采用4并10串的結(jié)構(gòu)，如圖2所示，標(biāo)稱電壓為36V，標(biāo)稱容量為9Ah.該鋰電池組的保護(hù)要求為：充電上限電壓43V，放電截止電壓27V.圖1單節(jié)鋰電池保護(hù)電路要能實(shí)現(xiàn)對每級電池的充放電保護(hù)，要求如下：(1)每級電池充電電壓≤4.3V;(2)每級電池放電電壓≥2.7V.鋰電池組工作過程中，還需實(shí)現(xiàn)以下功能：

　　(1)負(fù)載短路保護(hù);

　　(2)躲避電動機(jī)的瞬時啟動電流;

　　(3)鋰電池組各級電壓在充放電過程中能保持基本均衡。

　　2　電路總體實(shí)現(xiàn)方案

　　鋰電池組的保護(hù)電路實(shí)現(xiàn)方案如圖3所示，由2塊電路板組成。保護(hù)板1用于監(jiān)視各級鋰電池電壓，通過保護(hù)IC產(chǎn)生保護(hù)信號，例如禁止充電、禁止放電等;保護(hù)板2接收來自保護(hù)板1的控制信號，并驅(qū)動充、放電回路(深色線指示)的通斷。EB+/EB-可以連接負(fù)載或充電器。

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