串联磷酸铁锂电池组保护电路设计
串联式锂电池组的锂电池保护板实现方案
郑州正方科技：如今资源紧缺以及环境污染对人类造成的困扰越来越大，新能源的开发成了国家乃至全球发展的重点对象，众所周知，新型的锂电池组也逐步取代老式的铅酸电池组用于电动自行车以及电动汽车上，锂电池的轻便，高性能等等的一系列的优点，也使得电动工具更加的方便，高效。
目前，各个生产商也针对不同的类型的锂电池组生产相对应的锂电池保护板以保证电池组的安全性，以及对电池组的一系列的保护措施。
这类型的锂电池保护芯片也主要对应的是1~4串的锂电池组，当然也有对应5~10串电池组的保护板，如BQ77PL900芯片，这种芯片的功能更加全面，应用度也很广泛。
这也完全避免了目前市场上集成电路芯片保护板的一些弊端，例如保护失效以及复杂等等缺点！此外，锂电池组在充电的时候如果不能保证每个单节电池的均衡充电，那么就会极大的影响了电池组的性能以及使用寿命，目前最常见的均衡充电有这么几类：（1）恒定电流分阻均衡充电（2）电感均衡充电（3）降压型变换器均衡充电（4）开关电容均衡充电等等，所以有一点大家可想而知，单单节电池不存在多个电池组合的问题，所以不需要均衡充电控制功能；下面我们就讲的是锂电池保护板的一些实现方案。
根据锂电池保护板的保护原理，我们做了实验，在实际的应用中，某厂要求2组并联、10节串联的36V8A·h锰酸锂动力电池组保护板的设计，考虑到外部干扰可能会引起电池电压不稳定的情况，这样会造成电压极短时间的过压或欠压，从而导致电池保护电路错误判断，因此在保护芯片配有相应的延时逻辑，必要时可在保护板上添加延时电路，这样将有效降低外部干扰造成保护电路误动作的可能性。
由于电池组不工作时，保护板上各开关器件处于断开状态，故静态损耗几乎为0。
当系统工作时，主要损耗为主电路中2个MOS管上的通态损耗，当充电状态下均衡电路工作时，分流支路中电阻热损耗较大，但时间较短，整体动态损耗在电池组正常工作的周期内处于可以接受的水平。
经测试，该保护电路的设计能够满足串联锂电池组保护的需要，保护功能齐全，能可靠地进行过充电、过放电的保护，同时实现均衡充电功能。
两串锂电池保护电路
两串锂电池保护电路适用范围：阻性负载,充电电流<3A特点应用■高精度电压检测电路■两串锂电池可充电电池组■低静态功耗■低温度系数■强抗干扰能力一、主要技术参数：二、保护功能说明将锂电池与保护板按接线图连接保护电路分别检测串联电池组中每只电池的电压和电流，控制电池组的充放电过程。
电池组中每只电池的电压均在过充检测电压和过放检测电压之间，并且输出无短路现象时，P+、P-输出电池组电压，允许对电池组进行放电操作；2、电池组过放保护功能串联电池组中的任意一只电池的电压下降到过放检测电压并且达到过放延时时间时，过放保护功能启动，切断放电MOS管，禁止电池组对外输出电流，保护电池组安全，电路板进入休眠状态，电路板消耗电流为休眠电流以下，进入休眠状态的电路只有在连接充电器后，并且电池电压超过过放恢复电压后才能恢复；3、电池组过充保护功能通过P+和P-对电池组充电过程中，当任何一节电池电压上升到电池过充检测电压，并且超过过充延时时间时，过充保护功能启动，切断充电MOS管，禁止对电池组充电，保护电池组安全，当电池组连接负载放电或者电池电压下降到过充恢复电压以下时，过充状态被恢复；4、电池组短路保护功能当电池组放电端口P+和P-发生短路时，保护电路会在短路保护延时时间后，切断放电MOS 管，禁止电池组对外放电，负载完全解除后，电路自动恢复；5、电池组过流保护功能当电池组放电端口P+和P-发生过电流现象时，保护电路会在过流保护延时时间后，切断放电MOS管，禁止电池组对外放电，负载完全解除后，电路自动恢复；三、装配测试方法保护板与电池组连接后，正确的保护电压的测试非常关键。
保护板的保护电压信号来源于电压采样线，即保护板B-、B1、B+各个端口，此款保护板产品的B1、B+线是电压信号采样线，基本没有电流通过，可采用仅满足强度要求的电源线即可，B-和P-即是输入和输出线，应采用具有足够电流容量的连接线，当有大电流流过时，在B-与电池组负极和B+与电池组正极之间会因为连接线的内阻产生压降，这个压降直接导致采样电压的误差，因此降低B-与电池组负极和B+与电池组正极之间连接线的内阻对保证保护电压的精度非常有利，常用的方法是尽量减小B-与B+和电池组之间连线的距离，尽量增加B-与B+和电池组之间连线的直径，不要在B-与B+和电池组之间放置任何开关、PPTC、温度保险丝等元件。
36V30AH磷酸铁锂电池组的设计方案
36V30AH磷酸铁锂电池组的设计方案目录一、客户需求说明二、具体方案1、产品的可实现性2、具体方案三、锂电池组结构设计四、所采单电芯说明五、电池模组的保护电路六、电池模组的产品特性七、最终电池组参数说明一、客户需求说明1）应用：电池组应用智能搬运机器人小车； 2）额定电压： 36V，额定容量： >=30Ah； 3）持续电流 40A4）最大瞬间放到电流： 70A;5）最大充电电流大小： 0.5C/15A;6）放电截止电压： 24V;7）正极材质要求：磷酸铁锂；8）电池尺寸要求：140*300*260mm9）防护等级： IP56;10）、外壳要求：铁材质喷漆处理（可满足） 11）端子要求如下：二、具体方案1、产品的可实现性根据要求，选定电池组规格为 12串磷酸铁锂材料体系锂电池方案； 12串*3.0=36V；电池组的规格为 36V 30Ah；电池容量 30Ah，选用 26650 的3Ah电芯组成12S10P的电池组。
经过选用的电芯组成的电池组进行各方面的评估均可达到设计要求。
2、具体方案1）采用26650 的3Ah电芯组成12串10并的电池组来实现36V 30Ah的电池组，采用模块化，连接片采用纯镍片进行点焊和锁片工艺进行焊接。
2）电池组的保护板采用高精度的BMS管理方案，具有有温度，电压，电流监测，SOC预测，以及过流，过压，预警等功能，并具有与上位机进行数据交换功能，过流保护电流为100A。
3)外箱采用钣金材料，具有强度高，重量轻，并采取拉手设计，便于搬运，上盖与面板灵活设计，便于电池的维护。
并采用环氧板进行绝缘和缓存保护作用。
4）充电、放电、接口分开设计，三个接口在同一个面上，具体接口规格根据客户的的要求确定；5）接口设计：接口用 SA50安能插头。
三．电池组的结构设计1.电芯的尺寸2.电芯的参数说明五．电池模组的保护电路六、电池模组的产品特性：1.超长的使用寿命（循环1500次容量保持不低于80%）；2.卓越的工作温度（可以长期在-20℃～+60℃温度条件下稳定的运行）；3.在电池组内加装电池检测单元，可以精确的实时检测电池电压、温度、容量等状况，并及时通过通信系统传输给主系统，可以充分的提高了产品的工作的安全性；4.电池组外壳采取钣金材料设计，抗冲击性能优越并且具备耐高低温、有效阻燃的高性能，可以确保电池组在受到外力撞击的状况下始终保持有效的防护能力，外装折叠式把手，方便搬运；5.电芯通过中华人民共和国汽车行业标准《QC/T743-2016电动汽车用锂离子蓄电池》各项安全测试，均符合标准的各项指标；6.简便的安装组合（单元模块的设计概念，使产品安装灵活可靠）;7. 最终电池组参数说明。
【发布参考设计】6节~10节串联用电池保护电路
【发布参考设计】6节~10节串联用电池保护电路
3节 ~ 5节串联用电池保护IC S-8245A/C系列
S-8245A/C系列为3节 ~ 5节串联锂离子可充电电池保护用IC，内置有高精度检测电路与延迟电路。
是保护3节~ 5节串联锂离子可充电电池组的过充电、过放电、过电流最适合的IC。
将S-8245A/C系列级联连接，则可保护6节以上的串联锂离子可充电电池组。
通过连接NTC,可以进行4种不同温度的检测(充电时高温检测、充电时低温检测、放电时高温检测、放电时低温检测)。
•参考设计
充放电路径通用: 6节* | 7节* | 8节* | 9节* | 10节*
充放电路径通用: 6节* | 7节* | 8节* | 9节* | 10节*
*点击底部阅读原文查看6~10节各设计
特点
*1. 过充电解除电压 = 过充电检测电压−过充电滞后电压
(过充电滞后电压n (n = 1 ~ 5) 在0 V ~ 0.4 V的范围内以50 mV
为进阶单位来选择)
*2. 过放电解除电压 = 过放电检测电压 + 过放电滞后电压
(过放电滞后电压n (n = 1 ~ 5) 在0 V ~ 0.7 V的范围内以100 mV为进阶单位来选择)
用途
•锂离子可充电电池组
*如需要评估板，请发送电子邮件到*********************。
4-7节串联锂电池自动均衡及保护电路方案说明V1.2
4-7节串联锂电池自动均衡及保护电路方案说明V1.0 2008.08 ○C2008Burnon International Limited 4-7节串联锂电池自动均衡及保护电路方案说明V1.02008.08○C 2008Burnon International Inc. Page 2 概述基于锂电池安全性能的要求，本保护电路采用美国intersil 电池组专用管理芯片ISL9208、Microchip MCU PIC16F690、IR MOSFTE ，通过I 2C 通信控制，对4－7节串联锂离子、聚合物锂电池包进行管理。
采用上位机（PC ）实时监控，方便生产、检测。
主要特点体现在对电池组的：1：过充电保护 （充电过高电压保护、充电过电流保护）2：过放电保护 （放电过低电压保护、放电过电流保护、放电短路保护） 3：电池组温度异常保护（电池组温度过低，关闭电池组充放电状态。
电池组温度过高，关闭电池组充放电状态。
） 4：休眠保护 （电池电压过低关闭电池组输出） 5：电池组自动均衡（本保护电路的特点）简要说明：电池组的单个电池之间由于电压、容量、内阻存在差异，在充放电 过程中最终会导致电池电压存在差异。
而保护电路是通过检测单个电池的电压来 进行保护，保护电路检测到其中某个电池电压过高关闭充电状态，保护电路检 测到其中某个电池电压过低关闭放电状态。
为了使电池组发挥最大性能，因此 本电路引入电池组在充电过程中电压进行自动均衡。
特性1、适用范围相关电池组参数可通过ISP 在线编程接口及外部设备更改。
2、 用途： 适用于4－7节串联锂离子电池组、聚合物锂电池组。
本DEMO 板可根据客户的需要，通过外编程更改有关参数，也可适用于4－7节串联磷酸铁锂电池组。
3、特点 3－1 针对各节电池的高精度电压检测功能4-7节串联锂电池自动均衡及保护电路方案说明V1.0 2008.08Page 3 © 2008 Burnon International Inc.3－2 充电及均衡参数 序号 项目 详细内容标准1耐高压元件充电器最高电压必须小于标准值18V/4CELL ；23V/5CELL ；27.5V/6CELL ；32V/7CELL2 恒流恒压充电 (充电器参数)恒压电压CV 16.8V/4CELL ；21V/5CELL ；25.2V/6CELL ；29.6V/7CELL恒流电流CC 小于3.5A 3充电过流保护过流保护电流 4A ±20％ 延迟时间0.5S 4 均衡 均衡基准电压差 30mV均衡以最低电池电压为基准，误差超 过30mV 的电池都进行均衡均衡电流100mA 3－3 输出参数 序号 项目详细内容标准1输出电压 最小输出电压 11V/4CELL;14V/5CELL;16.8V/6CELL; 19.6V/7CELL最大输出电压 16.8V/4CELL ；21V/5CELL ；25.2V/6CELL; 29.6V/7CELL2 输出电流 放电电流<15A 放电过流保护 （一次保护）保护电流 20A ±20％ 保护延迟时间 1S保护解除条件断开负载，自恢复短路保护 （二次保护）保护条件 外部电路短路 保护电流 40A ±20％ 保护延迟时间200us4-7节串联锂电池自动均衡及保护电路方案说明V1.02008.08○C 2008Burnon International Inc. Page 4 保护解除条件断开负载，自恢复3－4 充放电电池温度监测 序号 项目 详细内容 标准1充电状态监测电池组温度 正常充电摄氏－20℃——50℃ 充电保护大于50℃ 充电恢复小于40℃2放电状态监测电池组温度 正常放电摄氏－20℃——75℃ 放电保护大于75℃ 放电恢复小于60℃3－5 休眠及PCB 功耗 序号 项目详细内容标准1 工作状态 （充放电状态） PCB 板功耗 小于3.8mA2休眠状态 条件：1：电池电压范围2.5V －4.2V 2：无充放电状态PCB 板功耗EB+对GND ：小于30uA EB-对GND ：小于60uA 休眠延迟时间 120S休眠解除条件 充电放电放电维持电流 大于50mA4-7节串联锂电池自动均衡及保护电路方案说明V1.0 2008.08Page 5 © 2008 Burnon International Inc.接口规范：4节串联（拨码开关一位置1、另一位置2）5节串联（拨码开关一位置1、另一位置ON ）4-7节串联锂电池自动均衡及保护电路方案说明V1.02008.08○C 2008Burnon International Inc. Page 66节串联（拨码开关一位置ON 、另一位置2）7节串联（拨码开关一位置ON 、另一位置ON ）4-7节串联锂电池自动均衡及保护电路方案说明V1.0 2008.08Page 7 © 2008 Burnon International Inc.使用说明1、 放置DEMO 板的区域必须与金属等导电物体隔离，并预留一定空间。
磷酸铁锂电池组保护电路系统串联设计图
磷酸铁锂电池组保护电路系统串联设计图
本、高功率密度、高效率和高可靠性．制约锂电池应用的主要因素为锂电池的循环性能和安全性能，必须对锂电池增加保护电路来提高其性能，锂电池保护均衡电路的研究已经成为热点．
价比以及很宽的工作温度范围等优点，已成为新能源汽车的新型动力电源．笔者研究的动力电池包容量为8A·h，由12个电池单体串联组成，本设计研究的磷酸铁锂电池保护电路主要功能是：(1)精确地监测电池组单体模块电压，防止出现过压过流等现象；(2)通过检测电池工作状态温度，对电池进行温度保护；(3)通过检测电池单体电压在电池组充电过程中均衡电池组中的各个单体电池，以弥补电池在使用过程中出现的性能不一致性，使各个电池都发挥出最优性能，最大限度延长整个电池组的寿命．
动力性锂电池组是多节相同的单体电池并联后再串联组成大电压大电流锂电池组．图1为本设计采用的12串锂电池基本保护原理硬件框图．如图所示，每一个单体电池的检测控制电路都是相同的针对串联电池组的保护设计和单节锂电池保护类似，但是必须要突出可扩展拓扑性，以此来解决各种电动装置能量的匹配.
图1 12串锂电池基本保护原理硬件框图（过温检测、均衡电压检测、充电过压检测、放电欠压检测、放电过流检测、均衡控制、放电控制、充电控制）
保护均衡电路是磷酸铁锂电池的一个重要保护部分，它不仅防止了单体电池过充和过放，而且均衡了电池的充放电电流．均衡允电模块还有效地使各单体电池的能量趋于一致，从而最大限度地延长电池的使用寿命，保证了动力电池充放电过程的安全高效性．本设计的磷酸铁锂电池保护板电路性能可靠，实用性极强，改善了电池组的安全性能，提高了电池组的循环寿命．
该均衡模块对单体电池的能量转移属于耗散型均衡方式，效率还有待提高，均衡的功能还有进一步优化的空间．。
三／四节串联锂电池保护系统设计
三／四节串联锂电池保护系统设计锂离子可充电电池是20 世纪开发成功的新型高能电池，相对于传统的镍镉电池和镍氢电池而言，具有容量大、工作电压高、工作温度范围宽、循环寿命长、自放电率低、无记忆效应、无污染等优点，自问世以来已广泛应用于军事和民用小型电器中，如移动电话、便携式计算机、摄像机、照相机等，部分代替了传统电池。
单节锂离子电池的电压约为3．6V，容量也不可能无限大，因此，常将单节锂离子电池进行串、并联处理，以满足不同场合的要求。
为了确保锂离子电池安全可靠的使用，本文介绍了一种严格、周密的充、放电保护系统的设计方案。
该方案采用充电、放电分离的控制方式，具有两级单节过充电保护、单节过放电保护、两级放电过电流保护、放电短路保护、放电温度保护、充电温度保护、充电防反接保护、充电时禁止放电等功能，可适用于各种三／四节锂离子可充电电池串联使用的场合。
1 系统概述该保护系统采用精工电子三／四节串联锂离子可充电电池专用充、放电保护IC S-8254 构建一级保护。
S-8254 系列内置高精度电压检测电路和延迟电路，针对各节电池进行高精度电压检测，实现单节过充电保护和单节过放电保护，并具备三段过电流检测功能，通过外接电容可设置过充电检测延迟时间、过放电检测延迟时间和过电流检测延迟时间1(过电流检测延迟时间2 和过电流检测延迟时间3 在芯片内部被固定)。
该系统采用精工电子S-8244 系列内置高精度电压检测电路和延迟电路的锂离子可充电电池二级保护专用IC 实现电池的单节二级充电保护，其保护延迟时间可通过外接电容的容值来设置。
图1 为四节电池串联使用时的保护系统原理图。
S-8254 通过SEL 端子可以实现电池三节串联用或四节串联用的切换；S- 8244 则通过电阻R22 短路第四节电池电压检测端子VCC3 和VSS 即可用作三。
锂电池串并联保护电路
锂电池串并联保护电路锂电池串并联保护电路是用于保护锂电池充放电过程中的安全性和稳定性的重要电路。
由于锂电池具有高能量密度和较高的工作电压，一旦发生过充、过放、过流等异常情况，可能会引发电池的短路、发热、爆炸等严重后果。
因此，必须采取一系列保护措施来确保锂电池的正常运行和使用安全。
在锂电池串联保护电路中，主要包括过充保护、过放保护和均衡保护三个方面。
过充保护是指当电池电压超过一定阈值时，及时切断充电电流，防止电池过充，从而避免电池损坏。
过放保护是指当电池电压降低到一定阈值时，及时切断放电电流，防止电池过放，从而延长电池的使用寿命。
均衡保护是指在充电和放电过程中，对于串联的锂电池单体进行电压均衡，避免电池之间的电压差异过大，从而提高整个电池组的工作效率和寿命。
在锂电池串联保护电路中，常用的保护元件包括保护IC、保险丝和电压检测电路等。
保护IC是保护电路的核心部件，它能够实时监测电池的电压、电流和温度等参数，当电池出现异常情况时，保护IC 会发出控制信号，切断电池与外部电路的连接，以达到保护电池的目的。
保险丝则用于限制电流，当电流超过额定值时，保险丝会熔断，切断电路，防止电池过流。
电压检测电路用于实时监测电池单体的电压，当某个电池单体的电压过高或过低时，电压检测电路会发出信号，通知保护IC进行相应的保护措施。
锂电池串并联保护电路的设计要考虑到电池组的容量、工作电压、充放电特性等因素。
一般来说，串联保护电路主要用于大容量电池组，如电动汽车、储能系统等，而并联保护电路主要用于小容量电池组，如移动电源、笔记本电脑等。
串联保护电路需要能够实时监测每个电池单体的电压和温度等参数，以及对每个电池单体进行均衡充放电，保证各个电池单体的工作状态一致。
并联保护电路则需要能够平衡电池组中各个电池单体的电荷状态，避免电池单体之间的电压差异过大。
在实际应用中，为了增加保护电路的可靠性和安全性，还可以采用多层保护的设计。
例如，在锂电池串联保护电路中，可以设置两级过充保护和过放保护，以确保电池的安全性。
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串联磷酸铁锂电池组保护电路设计孙起山;张存山;王胜博;张淑敏【摘要】On the basis of the safety studies of the LiFePO4 battery,We analyzed the importance of the overcurrent, overvoltage and short circuit protection, and designed a new protection circuit of series of the LiFePO4 battery. The MOSFET switches is used in the protection circuit, according to the battery voltage changes over the MOSFET and the protection of overcurrent is designed in the circuit. The physical experiments verify that the protection circuit can make an action in 20ms to protect the battery pack. We also designed a charge balancing module to improve the performance of the battery and extend the battery life.%设计出了一种新型的串联锂离子电池组保护电路．该保护电路采用MOSFET开关，根据过流时电池组MOSFET电压的变化来设计过流保护电路，并通过实物验证了该保护电路能够在20ms动作，从而保护了电池组和改善了电池的性能，延长了电池的寿命．【期刊名称】《山东理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(026)004【总页数】4页(P87-90)【关键词】磷酸铁锂电池组;保护电路;短路保护;电池均衡【作者】孙起山;张存山;王胜博;张淑敏【作者单位】山东理工大学电气与电子工程学院,山东淄博255091;山东理工大学电气与电子工程学院,山东淄博255091;山东理工大学电气与电子工程学院,山东淄博255091;山东理工大学电气与电子工程学院,山东淄博255091【正文语种】中文【中图分类】TM910.6“十二五”专项规划提到，2015年中国电动汽车保有量计划达到100万辆，动力电池产能约达100亿瓦时.研究锂电池及其管理具有重大意义.目前世界各国的动力电池产业规模均未真正形成，产品质量特性尚不稳定，磷酸铁锂电池的发展方向是低成本、高功率密度、高效率和高可靠性.制约锂电池应用的主要因素为锂电池的循环性能和安全性能，必须对锂电池增加保护电路来提高其性能，锂电池保护均衡电路的研究已经成为热点.1 磷酸铁锂电池组保护电路系统设计磷酸铁锂电池由于具有高比能量、高比功率、高安全性、长寿命、高性价比以及很宽的工作温度范围等优点［1］，已成为新能源汽车的新型动力电源.笔者研究的动力电池包容量为8A·h，由12个电池单体串联组成，本设计研究的磷酸铁锂电池保护电路主要功能是:（1）精确地监测电池组单体模块电压，防止出现过压过流等现象；（2）通过检测电池工作状态温度，对电池进行温度保护；（3）通过检测电池单体电压在电池组充电过程中均衡电池组中的各个单体电池，以弥补电池在使用过程中出现的性能不一致性，使各个电池都发挥出最优性能，最大限度延长整个电池组的寿命［2］.1.1 电路系统的硬件设计动力性锂电池组是多节相同的单体电池并联后再串联组成大电压大电流锂电池组.图1为本设计采用的12串锂电池基本保护原理硬件框图.如图所示，每一个单体电池的检测控制电路都是相同的针对串联电池组的保护设计和单节锂电池保护类似，但是必须要突出可扩展拓扑性，以此来解决各种电动装置能量的匹配［3］.图1 12串锂电池基本保护原理硬件框图1.2 主控磷酸铁锂电池保护芯片HY2112是由台湾宏康科技公司生产的一款锂离子电池保护芯片，基于HY2112的单节锂电池保护电路如图2所示.图2 基于HY2112锂电池保护电路原理图HY2112的外部封装管脚说明见表1.通过表1可以看出，此电池保护芯片仅为单电池保护芯片，此芯片集成了电压检测电路、电流检测电路以及测试电路，是一款功能全面的电池保护芯片，可根据级联需要自由选择芯片的拓扑结构.HY2112持续侦测连接在VDD和VSS之间的电池电压，以及CS与VSS之间的电压差，来控制充电和放电.表1 HY2112外部封装、脚位及标记信息功能表管脚符号说明1OD放电控制用MOSFET 门极连接端子2CS过电流检测输入端子，充电器检测端子3OC充电控制用MOSFET门极连接端子4DS测试端子，用于降低延迟时间5VDD电源端，正电源输入端子6VSS接地端，负电源输入端子当电池电压在过放电检测电压VDL＝1.95V以上和过充电检测电压VCU＝3.75V以下，且CS端子电压在放电过流检测电压VDIP＝200mV以下时，IC的OC和OD端子都输出高电平，使充电控制用MOSFET和放电控制用MOSFET同时导通，这个状态称为“正常工作状态”.此状态下，充电和放电都可以自由进行.一旦电池电压超出过充电检测电压（VCU＝3.75V），并且这种状态持续的时间超过过充电检测延迟时间100ms以上时，HY2112系列IC会关闭充电控制用的MOSFET（OC端子），停止充电，这个状态称为“过充电状态”.电池在放电过程中，当电池电压降低到过放电检测电压以下.并且这种状态持续的时间超出过放电检测延迟时间25ms以上时，HY2112系列IC会关闭放电控制用的MOSFET（OD端子）.停止放电，这个状态称为“过放电状态”.由于锂离子电池的化学特性，电池生产厂家规定了其放电电流最大不能超过2C （电池容量／小时），当电池超过2C电流放电时，将会导致电池的永久性损坏或出现安全问题.电池在对负载正常放电过程中，放电电流在经过串联2个MOSFET 时，由于MOSFET的导通阻抗，会在其两端产生一个电压U［4］:RDS为单个MOSFET导通阻抗.两个MOSFET同时导通时导通阻抗RDS不超过15mΩ.由此可以得到过电流时的电压U，进而可以进行过电流保护.1.3 均衡充电电路原理与硬件电路设计如图3所示，在电池组充电阶段，通过开关将那些己完全充满的单体电池的旁路电阻接通进行分流.通过计算分流电流的大小来合理的选择旁路电阻R的大小.旁路电阻R要刚好能把充电电流分流掉.如果充电电流较小，那么旁路电阻会把电池单体的能量泄放一部分.这种均衡电路工作在充电期间，可对电压偏高者进行分流，最终使所有电池达到满容量，实现均衡的目的［5］.由于总电池组放电再对单体电池进行放电并没有起到延长电池组放电时间和增加对外供电的能力，因此在放电阶段均流电阻开关不闭合，均流电阻不工作，此时没有均衡策略.这种方法设计的均衡电路是所有均衡方法中最简单的，成本也最低.图3 开关控制均流电阻均衡充电电路均流电阻均衡拓扑电路的工作原理如图4所示，均衡信号由三路2通道模拟多路选择器74HC4053D传递.图4 均流电阻均衡充电电路的均衡模块拓扑电路示意图1.4 均流电阻均衡方式MATLAB仿真波形根据均流原理在MATLAB建仿真模型，由于此均衡电路为拓扑结构，为了加快仿真的速度，模型仅为4块单体电池串联（电池模型采用的是MATLAB自带的电池模型），均衡电路模型如图5所示.在仿真过程中为了达到均衡的条件，电压设置为4V（过压），其他三块电池电压为3V（过放），均衡电路开始工作，第一块电池将会打开均流电阻放电.其他三块电池将会继续充电MATLAB仿，真得到四块电池电压如图6所示，流电阻两端电压如图7所示.图5 均衡电路MATLAB仿真模型图6 MATLAB仿真四块电池电压从图6可以看出，第一块电池电压从4.0V一直下降，表明是一个充电过程，而其他三块电池的电压一直上升，表明是均衡装置起作用.而图7中第一块电池均流电阻电压有接近于0V的脉冲，因此可以看做均流电阻此时没有工作，其他三块单体电池的均流电阻电压相应增加，而当R1上有电流流过时，R1工作，降低电池B1上的电压，表明当均流电阻不工作时均衡的电池电压上升从而达到电压一致.MATLAB仿真得出当充电将要完成时，四块电池电压基本相同，证明均衡电路工作有效.2 实验结果与分析磷酸铁锂电池保护电路与实验所用的电池组照片如图8所示.图7 MATLAB电路仿真均流电阻电压波形图8 磷酸铁锂电池组与实验电路板通过实验验证该系统保护性能与均衡性能的试验步骤如下:（1）将单体电池断开，升高降低此单体电池两端处电压到阀值电压（3.75V与1.95V）检测保护电路的过压欠压保护性能.如图9和图10所示.图9 过放保护实验波形图（2）先将单体电池补充电500mA·h使该电池电量大于其他电池、电池组不平衡. 图10 电池充电保护电压波形（3）启动均衡控制，检测最终充满时均衡策略是否打开，打开是否有效.试验结果表明，该系统可以有效地防止单体电池过充放，保持各个单体电池之间的电压误差在20mV之内，容量误差在5%以内.3 结束语保护均衡电路是磷酸铁锂电池的一个重要保护部分，它不仅防止了单体电池过充和过放，而且均衡了电池的充放电电流.均衡充电模块还有效地使各单体电池的能量趋于一致，从而最大限度地延长电池的使用寿命，保证了动力电池充放电过程的安全高效性.本设计的磷酸铁锂电池保护板电路性能可靠，实用性极强，改善了电池组的安全性能，提高了电池组的循环寿命.该均衡模块对单体电池的能量转移属于耗散型均衡方式，效率还有待提高，均衡的功能还有进一步优化的空间.参考文献:【相关文献】［1］蒋新华.锂离子电池组管理系统研究［D］.上海:中国科学院微系统与信息技术研究所，2007. ［2］比亚迪股份有限公司.用于驱动电动车的锂二次电池组的充放电管理装置:中国，2249592.4［Z］.2004－01－14.［3］雷娟，蒋新华，解晶莹.锂离子电池组均衡电路的发展现状［J］.电池，2007，37（1）:23－24［4］刘有兵，齐铂金，宫学庚.电动汽车动力电池均衡充电的研究［J］.电源技术，2004，28（10）:649－651.［5］熊志伟.混合动力城市客车动力系统研究［D］.武汉:武汉理工大学，2004.。