電動自行車鋰電池組保護電路設計

　　近期，國家多部門聯合發文對電動自行車產業進行了整改，要求電動自行車的整車重量應不大于40kg，最高車速應不高于［1］20km/h.據此標準，目前國內大多數電動自行車無法達標，而其中一大原因就是存在于動力源———鉛酸電池。由于此類電池的比能量較小，導致其體積和重量均較大，加上生產過程中易造成鉛污染，如今已嚴重制約著電動自行車產業。

　　鋰電池問世時間并不長，但由于其具有的比能量大，體積小，重量輕，循環壽命長，無記憶效應，無污染等特點［2］，已成為未來電動自行車能源的新發展方向，目前國外的電動自行車已開始推廣使用。鋰電池工作電壓在2.7～4.2V區間，可采用多節電池的串聯和并聯來滿足電動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，嚴重時會導致電池爆炸。因此，需要設計一款專用保護電路對每節電池進行管理，以保證鋰電池的正常充放電。在此完成了一款電動自行車鋰電池保護電路的研究與設計。

　　1設計需求

　　單個鋰電池型號為RFE-N18650，如圖1所示，標稱電壓為3.6V.鋰電池組采用4并10串的結構，如圖2所示，標稱電壓為36V，標稱容量為9Ah.該鋰電池組的保護要求為：充電上限電壓43V，放電截止電壓27V.圖1單節鋰電池保護電路要能實現對每級電池的充放電保護，要求如下：（1）每級電池充電電壓≤4.3V;（2）每級電池放電電壓≥2.7V.鋰電池組工作過程中，還需實現以下功能：

　?。?）負載短路保護;

　?。?）躲避電動機的瞬時啟動電流;

　?。?）鋰電池組各級電壓在充放電過程中能保持基本均衡。

　　2　電路總體實現方案

　　鋰電池組的保護電路實現方案如圖3所示，由2塊電路板組成。保護板1用于監視各級鋰電池電壓，通過保護IC產生保護信號，例如禁止充電、禁止放電等;保護板2接收來自保護板1的控制信號，并驅動充、放電回路（深色線指示）的通斷。EB+/EB-可以連接負載或充電器。