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專家指導(dǎo):電動(dòng)自行車鋰電池保護(hù)電路的設(shè)計(jì)

發(fā)布時(shí)間:2015-10-09 責(zé)任編輯:sherry

【導(dǎo)讀】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(shí)會(huì)導(dǎo)致電池爆炸。因此,需要設(shè)計(jì)一款專用保護(hù)電路對(duì)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(dòng)自行車鋰電池保護(hù)電路的研究與設(shè)計(jì)。
 
近期,國(guó)家多部門聯(lián)合發(fā)文對(duì)電動(dòng)自行車產(chǎn)業(yè)進(jìn)行了整改,要求電動(dòng)自行車的整車重量應(yīng)不大于40kg,最高車速應(yīng)不高于20km/h.據(jù)此標(biāo)準(zhǔn),目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)電動(dòng)自行車無法達(dá)標(biāo),而其中一大原因就是存在于動(dòng)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(dòng)自行車產(chǎn)業(yè)。
 
鋰電池問世時(shí)間并不長(zhǎng),但由于其具有的比能量大,體積小,重量輕,循環(huán)壽命長(zhǎng),無記憶效應(yīng),無污染等特點(diǎn),已成為未來電動(dòng)自行車能源的新發(fā)展方向,目前國(guó)外的電動(dòng)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(dòng)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(shí)會(huì)導(dǎo)致電池爆炸。因此,需要設(shè)計(jì)一款專用保護(hù)電路對(duì)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(dòng)自行車鋰電池保護(hù)電路的研究與設(shè)計(jì)。
 
1設(shè)計(jì)需求
 
單個(gè)鋰電池型號(hào)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(duì)每級(jí)電池的充放電保護(hù),要求如下:(1)每級(jí)電池充電電壓≤4.3V;(2)每級(jí)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(dòng)機(jī)的瞬時(shí)啟動(dòng)電流;
 
(3)鋰電池組各級(jí)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(jí)鋰電池電壓,通過保護(hù)IC產(chǎn)生保護(hù)信號(hào),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(hào),并驅(qū)動(dòng)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。
2 電路總體實(shí)現(xiàn)方案
 
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