动力锂离子电池组保护系统
4页1、基于基于“飞电容飞电容”技术的动力锂离子电池组保护系统技术的动力锂离子电池组保护系统近年来,越来越多的锂离子电池厂家加入到动力锂离子电池的研发队伍中,尽管动力锂离子电池相对于镍氢、铅酸以及镍镉电池在比能量、体积、寿命、环保性等各方面都具有无可比拟的优势,而且它的规模应用也是大势所趋,但电池组的成本、安全性等方面的因素仍然制约着动力锂离子电池市场的扩大。锂离子电池都需要配备电子保护系统,以防止电池出现过充或过放而发生爆炸,但由于各厂家制造动力锂离子电池所采用的材料以及配方均不尽相同,致使电池的过充、过放保护电压多种多样,采用现有的锂电单节或多节保护IC 均不能满足如此众多的电压需求。冈此,本文将介绍一种低成本、可靠、适应性广的锂离子电池组保护系统,以解决目前的困境。 1 锂离子电池组保护系统功能本文所介绍的锂离子电池组保护系统是针对 10 节串联的动力锂离子电池组而设计,功能如下: a)对电池组中每一节电池的端电压进行监控,一旦发现某一节电池电压出现过充或过放,将切断主回路开关。b)保护系统的过充、过放等电压保护值可由用户任意设置,设置范围为 2.O V4.5 V。c)具有断线保护功能。
2、每个电池的正负极均有检测线连接至保护系统,当电池组由于受震动等原因,检测线出现断路,保护系统能马上发现并立即切断主回路。目前基于单节或多节锂电保护 IC 的设计方案,均不能进行断线检测。d)具有过流及短路保护功能。当保护系统发现负载出现短路或过流,将立即切断放电主回路,直至负载撤除后,再恢复主回路开关。2 “飞电容”检测原理图 1 是“飞电容”的工作原理图。图中:K1 是双刀双掷开关,当 K1 切换至直流源信号 Vi 一侧时,Vi 对 C1 进行充电,经过短暂的充电后,C1 两端的端电压应该与 Vi 相同,此时把 K1 切换至 Vo 一侧,由于电压跟随器的输入阻抗无限大,而且 C1 有储能作用,Vo 应该与 C1 两端的电压相同,从而实现对 Vi 的测量。“飞电容”测量技术适合于对慢速变化的直流信号进行测量,动力锂离子电池本身可以看做一个容值很大的电容,其端电压的变化较缓慢,因此,该技术完全可用于动力锂离子电池组的电压测量,有效消除共模干扰。3 系统实现原理图 2 为基于“飞电容”技术的动力锂离子电池组保护系统的原理框图。该系统分为两个单片机控制的子模块,模块 1 负责管理低端的 7
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