【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(wú)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(wú)記憶效應(yīng)，無(wú)污染等特點(diǎn)，已成為未來(lái)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(lái)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(lái)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。
