摘要：為保證電動(dòng)自行車鋰電池組安全、長壽命的運(yùn)行，需為其配備專用管理保護(hù)電路。為此，針對一款4并10串規(guī)格的鋰電池組設(shè)計(jì)了一套保護(hù)電路板，采用S-8209A保護(hù)芯片，實(shí)現(xiàn)了過充電保護(hù)、過放電保護(hù)、電池充放電平衡、過電流保護(hù)、正常帶栽等功能，已被可靠應(yīng)用于某款電動(dòng)自行車的鋰電池組中。
關(guān)鍵詞：鋰電池；S-8209A；保護(hù)電路；過流保護(hù)
0 引言
近期，國家多部門聯(lián)合發(fā)文對電動(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40 kg，最高車速應(yīng)不高于20 km／h。據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)，目前國內(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，但由于其具有的比能量大，體積小，重量輕，循環(huán)壽命長，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2．7～4．2 V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)鋰電池型號為RFE—N18650，如圖1所示，標(biāo)稱電壓為3．6 V。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36 V，標(biāo)稱容量為9 Ah。該鋰電池組的保護(hù)要求為：充電上限電壓43 V，放電截止電壓27 V。
保護(hù)電路要能實(shí)現(xiàn)對每級電池的充放電保護(hù)，要求如下：
(1)每級電池充電電壓≤4．3 V；
(2)每級電池放電電壓≥2．7 V。
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)視各級鋰電池電壓，通過保護(hù)IC產(chǎn)生保護(hù)信號，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，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。
