動力鋰電池組充電管理電路設計方案

由于單個鋰電池的電壓過小，為得到更大的工作電壓，一般需要將鋰電池串聯使用。電池組充電過程中，需要對每個電池的電壓情況進行實時監控，以保證每個電池工作在正常工作狀態下，避免發生過充現象，損壞鋰電池。

串聯鋰電池電池組中，各個鋰電池的基準電平不同。假設電池組中的電池電壓分別為a1 , a2 , ?,則對地第一節電池電壓為a1 , 第二節電池電壓為a1 + a2 , 以此類推。

在電壓監控中我們需要對各個電池的實時電壓進行比較，就必須設計一定的電路，將各個電池的電壓轉化到同一基準上。采取光耦隔離取樣的方法可以實現電平轉化，考慮到線性光耦價格是普通光耦的10 倍以上，出于工程中成本控制需要，將普通光耦線性化連接以實現電壓的采集和實時監控。

在如圖4 所示的單體電池電壓監控電路中，使用了同一型號同一批次的兩個普通光耦器件和兩個運算放大器。兩個光耦中，一個用于輸出，另外一個用于反饋。反饋用來補償發光二極管時間、溫度特性上的非線性。

圖4 電壓監控電路

在圖4 中：

其中： K1 , K2 為電路中光耦U1 ,U2 的電流傳輸比。

由電路可知：

其中V bat 為電池兩端電壓。由于選用同一型號同一批次的光耦，所以電流傳輸比近似相等，即K1 = K2 .

所以，有：

從式(5) 可知，該測量電路的電壓增益只與電阻R1 ,R2 的阻值有關，與光耦的電流傳輸參數等無關，從而實現了對電壓信號的線性隔離。經如圖所示電路轉化后電池電壓被轉化為具有統一參考地的輸出電壓Vout .

2. 4 部分分流控制電路

如圖5 分流控制電路所示，充電過程中，當某一單體電壓明顯高于組內其他電池時，CPU 將控制端口拉高，則Q1 導通，Q2 基極電位被拉低，Q2 導通，部分電能從旁路電阻R4 分流，降低該電池充電速率，從而實現電池組各單體電池充電速率同步。