電動(dòng)自行車(chē)鋰電池組保護電路設計

　　0引言

　　近期，國家多部門(mén)聯(lián)合發(fā)文對電動(dòng)自行車(chē)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行了整改，要求電動(dòng)自行車(chē)的整車(chē)重量應不大于40kg，最高車(chē)速應不高于[1]20km/h.據此標準，目前國內大多數電動(dòng)自行車(chē)無(wú)法達標，而其中一大原因就是存在于動(dòng)力源———鉛酸電池。由于此類(lèi)電池的比能量較小，導致其體積和重量均較大，加上生產(chǎn)過(guò)程中易造成鉛污染，如今已嚴重制約著(zhù)電動(dòng)自行車(chē)產(chǎn)業(yè)。

　　鋰電池問(wèn)世時(shí)間并不長(cháng)，但由于其具有的比能量大，體積小，重量輕，循環(huán)壽命長(cháng)，無(wú)記憶效應，無(wú)污染等特點(diǎn)[2]，已成為未來(lái)電動(dòng)自行車(chē)能源的新發(fā)展方向，目前國外的電動(dòng)自行車(chē)已開(kāi)始推廣使用。鋰電池工作電壓在2.7～4.2V區間，可采用多節電池的串聯(lián)和并聯(lián)來(lái)滿(mǎn)足電動(dòng)自行車(chē)所需電壓和電量的要求。鋰電池的使用要求不能過(guò)充電、過(guò)放電、過(guò)電流，否則將降低電池壽命，嚴重時(shí)會(huì )導致電池爆炸。因此，需要設計一款專(zhuān)用保護電路對每節電池進(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(dòng)自行車(chē)鋰電池保護電路的研究與設計。

　　1設計需求

　　單個(gè)鋰電池型號為RFE-N18650，如圖1所示，標稱(chēng)電壓為3.6V.鋰電池組采用4并10串的結構，如圖2所示，標稱(chēng)電壓為36V，標稱(chēng)容量為9Ah.該鋰電池組的保護要求為：充電上限電壓43V，放電截止電壓27V.圖1單節鋰電池保護電路要能實(shí)現對每級電池的充放電保護，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(guò)程中，還需實(shí)現以下功能：

　　(1)負載短路保護;

　　(2)躲避電動(dòng)機的瞬時(shí)啟動(dòng)電流;

　　(3)鋰電池組各級電壓在充放電過(guò)程中能保持基本均衡。

　　2　電路總體實(shí)現方案

　　鋰電池組的保護電路實(shí)現方案如圖3所示，由2塊電路板組成。保護板1用于監視各級鋰電池電壓，通過(guò)保護IC產(chǎn)生保護信號，例如禁止充電、禁止放電等;保護板2接收來(lái)自保護板1的控制信號，并驅動(dòng)充、放電回路(深色線(xiàn)指示)的通斷。EB+/EB-可以連接負載或充電器。

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