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摘 要：锂离子电池在通信领略和国民经济中，有着极为广泛的应用。锂离子电池的工作特点决定了它在放电时必须采用一定的保护措施。本设计就是针对这一问题充分考虑到锂离子电池的工作特点、放电工作要求，把设计分成四个部分：电压电流检测部分、电压电流保护部分、强制保护、温度保护。电路元件价格较低，体积小、功耗低，适用于实际应用。
关键词：锂离子电池 放电 过流
本设计的是一个10节锂电池串联起来的锂电池组的放电保护电路，在这个电路中电压电流以及锂电池组的容量，都与普通的锂电池组不相同。因此无法采用许多公司所研制的已成熟的一些集成的放电保护IC。这些公司所出的产品一般只能对1-4节锂电池组进行放电保护，并相应地做出一些保护动作。对于我们所设计节10节锂电池串联起来的锂电池组的放电电路是无能为力的，我们只能借鉴他们的一些设计思想，通过自己对锂电池的原理、优缺点分析，以及对锂电池组的工作电压、电流以及电池容量的计算、分析和工作特点来设计这个放电保护电路。
电压电流检测部分，在设计中用电压比较器来检测电池电压，在电池电压降到一定的电压值时（最佳保持电池工作特性的电压是3V），当电压检测部分检测到电池电压值后，经电压比较器比较后得到不同的输出，这个输出通过光电耦合三极管隔离后，送到电路中的逻辑判断部分，分别判断每一节锂电池的电压值。
在分别判断了每一节电池的电压后，逻辑电路判断出了具体的情况：当任意一节电池电压小于3V时，保护电路动作，这一部分解决了过放电的问题。基本上解决锂电池组过放电的问题。
我们还用一个电压比较器检测过载的问题，在放电电流达到20A时，电压比较器输出过流信号，送到逻辑判断单元，经判断后，保护电路动作，切断放电回路。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆同时我们采用了一个过流继电器来保护电路电流的上升率过快的问题，在放电回路的工作电流上升过快时，超过20A达到25A时，强制关断放电回路；当放电回路的工作电流小于门槛电流18A时，接通了放电回路，恢复对设备的供电，这样就可以使设备不会因暂时的过高工作峰流而无法正常工作。放电回路的工作电流上升过快可能导致电池工作特性下降，温升过快，严重时发生人身、设备的伤害事故，必须采用强制保护措施。同时，在电流下降后能迅速恢复供电，既保证了锂离子蓄电池的工作安全，又保证了锂离子蓄电池组的供电正常。这样过电流的保护基本实现，确保锂电池不因电流过大影响锂电池的工作特性和使用寿命，防止了因放电电流过大可能引起的锂电池过热，以及间接后果起火、爆炸等事故。
放电电路开关单元考虑到电路的功耗，以及工作的可靠性，我们采用了电压控制型器件N沟道的MOSFET。在控制电路部分只有电压的变化而没有电流的变化，简化了控制电路，减少了电路的功率损耗，有利于减少控制电路的功率损耗，节约能源，有利于延长电池的正常使用时间，且控制信号是数字信号，减小了因控制信号是模拟信号的时滞时间，提高了对电池组保护的灵敏度。因此采用MOSFET来做一个开关管，控制电池组的输出。
至于锂离子电池组的过充电保护，在相应的充电器设计中已经实现。在这个保护电路中，为了使每一节电池放电时不能过放电，从电池采集了电池电压后送到电压比较器，进行比较时，必须有一个稳定的电压源，提供一个电压值稳定的、基本不变化的基准电压，作为参考电压与采样电压进行比较。鉴于此电路的电源是一个不稳定的电源，所以选用了LM385这个能提供稳定的1.2V的电压芯片。它的基本结构类似一个稳压管，所示串联进一个限流电阻R后，限制了稳压管的反向工作电流，在限流电阻R 的分压作用下使此恒压源的输出近似不变，在工程实际中可以把这种几乎不变化的电压输出认为是一个恒压源，并且这个电路能基本满足设计要求。
蓄电池在工作的时候，温度会给充电和放电特性带来不可忽略的影响，蓄电池组能够正常工作的温度在60℃以下，蓄电池的工作温度在达到最高工作温度60℃后，保护电路必须立即动作切断放电回路，防止电流的热效应使蓄电池的温度更高而烧坏蓄电池组。在本设计中我们采用了温度传感器来防止锂电池组工作温度的过高，当检测到任意一节电池的工作温度过高时，通过温度传感器的常闭触点断开主回路，使充电器不对锂电池组进行充电，当温度降下来后自动恢复，避免了因锂电池组工作温度过高而造成的事故。
本设计在经过多次调试和实际测试后基本达到了设计要求和实现了基本功能，基本能应用于实际的日常生活。
论文作者:王友志
论文发表刊物:《教育学文摘》2019年7月总第307期
论文发表时间:2019/6/18
标签：电压论文; 锂电池论文; 电流论文; 电路论文; 工作论文; 回路论文; 电池论文; 《教育学文摘》2019年7月总第307期论文;