跟着世界原油价格飞涨，各种新式动力的研讨成为大众重视的焦点。电能作为动力动力现已在各种车辆上得到广泛使用。锂电池以具有较高的能量质量比和能量体积比，无回忆效应，可重复充电次数多，运用寿命较长等长处成为动力电能的首选。
作为一种新式动力技能，锂电池在运用中有必要串联才干到达运用电压的需求，单体功能的良莠不齐并不全缘于电池出产技能问题，即便每只电池出厂时电压，内阻彻底一致，运用一段时刻今后，也会发生差异，这使得处理动力电池充电技能问题成为迫切需求处理的技能问题。本规划在充分考虑工业本钱操控和安稳性要求的基础上，选用能耗型部分分流法对动力锂电池充电进行均衡办理，改进了电池组充电的不平衡性，提高了作业功能。
锂电池组充电计划挑选
1、单节锂电池充电要求
对单节锂离子电池的充电要求( GB/ T18287 -2000) 首先是恒流充电，即电流必定，而电池电压跟着充电进程逐渐升高，当电池端电压到达4. 2 V (4. 1V) ，改恒流充电为恒压充电，即电压必定，电流依据电芯的饱满程度，跟着充电进程的持续逐渐减小，当减小到10 mA 时，以为充电停止，充电曲线如图1 所示。
图1 锂电池充电曲线
2、锂电池组充电特性
在动力电池组中因为各单体电池之间存在不一致性。接连的充放电循环导致的差异，将使某些单体电池的容量加快衰减，串联电池组的容量是由单体电池的最小容量决议的，因而这些差异将使电池组的运用寿命缩短。形成这种不平衡的主要原因有：
●电池制作进程中，因为工艺等原因，同批次电池的容量、内阻等存在差异;
●电池自放电率的不同，经长时间堆集，形成电池容量的差异;
●电池运用进程中，运用环境如温度、电路板的差异，导致电池容量的不平衡。
3、充电计划挑选
为了减小不平衡性对锂电池组的影响，在充电进程中，要运用均衡电路。
现在关于锂电池组进行均衡办理的计划主要有2种，能耗型和回馈型。能耗型是指给各个单体电池供给并联支路，将电压过高的单体电池通过分流搬运电能到达均衡意图。回馈型是指通过能量转化器将单体之间的误差能量馈送回电池组或电池组中的某些单体。
理论上，当疏忽转化功率时，回馈不用耗能量，可完成动态均衡。但因为回馈型规划操控办法杂乱，制作本钱较高，本充电器选用能耗型规划。
能耗型按能量回路处理方式又能够分为断流和分流。断流指在监控单体电压改动的基础上，满意必定条件时把单体电池的充电回路断开，充电电流彻底通过旁路电阻。通过机械触点或电力电子部件组成的开关矩阵，动态改动电池组内单体之间的衔接结构。而分流并不断开作业回路，而是给每只电池添加一个旁路电阻，当某单体电池高于组内其他电池时，将充电电流的悉数或一部分导入旁路电阻。然后完成对各个单体电池的均衡充电。 因为动力锂电池组功率较大，在归纳考虑充电功率，热办理等方面要素之后，咱们运用部分分流法为充电器的规划计划。
体系规划及剖析
1、体系全体结构
如图2 体系框图所示，工频交流电通过开关电源转化为18 V/ 5 A 的直流电输出给升压电路，升压电路依据CPU 的操控信号为电池组充电供给必定的充电电流，电压监控电路将电池的实时电压状况反应给CPU ，CPU 通过升压电路完成对电池组全体充电电压、电流的操控。通过均衡电路完成各个单体电池充电速率调整，以确保整个电池组充电的一致性。
图2 体系全体框图
2、升压电路
电能的输入转化环节由开关电源电路和调压电路两部分组成。开关电源将输入的工频交流电转化为18V/ 5 A 直流电输出。因为当时开关电源技能现已适当老练，在此就不再赘述。
升压电路的作用是将开关电源输出的直流电调理转化为电池组充电所要求的电压、电流，并能够依据充电状况对输出电压、电流进行实时调理。
升压电路如图3 所示。
图3 升压电路
其间R1 、R2 、Q1 构成电源反接维护电路，Q5 是整个升压电路的开关，Q2 、Q4 、U1 构成场效应管Q3 驱动级电路，Q3 、L1 、D1 、C4 、C5 构成BOOST 升压调理电路，R9 、R10 、C6 为电压采样电路。
在充电器正常作业时，开关电源的正负极输出别离接到DC+ ，DC- ，开关管Q5 关断。CPU 依据电池监控电路反应的电压计算出的PWM 占空比，输出相应的调制信号。PWM 调制信号通过驱动级扩大调整，操控Q3 开关状况，以发生所需求的输出电压。
因为稳态条件下，电感两头电压在一个开关周期内的平均值为零。可得：
其间，UL 为电感两头电压在一个开关周期内的平均值;U0 为输出电压;Ui 为输入电压;T 为开关周期;ton为Q3 处于通态的时刻;toff 为Q3 处于断态的时刻。令UL = 0 ，在电感电流接连的作业进程中有：
其间
因而只需求调理PWM 输出的占空比，就能有效地操控电池的充电电压。
因为单个锂电池的电压过小，为得到更大的作业电压，一般需求将锂电池串联运用。电池组充电进程中，需求对每个电池的电压状况进行实时监控，以确保每个电池作业在正常作业状况下，避免发生过充现象，损坏锂电池。
串联锂电池电池组中，各个锂电池的基准电平不同。假定电池组中的电池电压别离为a1 ， a2 ， ?，则对地第一节电池电压为a1 ， 第二节电池电压为a1 + a2 ， 以此类推。
在电压监控中咱们需求对各个电池的实时电压进行比较，就有必要规划必定的电路，将各个电池的电压转化到同一基准上。采纳光耦阻隔取样的办法能够完成电平转化，考虑到线性光耦价格是一般光耦的10 倍以上，出于工程中本钱操控需求，将一般光耦线性化衔接以完成电压的收集和实时监控。
图4 电压监控电路
在如图4 所示的单体电池电压监控电路中，运用了同一类型同一批次的两个一般光耦器材和两个运算扩大器。两个光耦中，一个用于输出，别的一个用于反应。反使用来补偿发光二极管时刻、温度特性上的非线性。
在图4 中：
其间： K1 ， K2 为电路中光耦U1 ，U2 的电流传输比。
由电路可知：
其间V bat 为电池两头电压。因为选用同一类型同一批次的光耦，所以电流传输比近似持平，即K1 = K2 。
所以，有：
从式(5) 可知，该丈量电路的电压增益只与电阻R1 ，R2 的阻值有关，与光耦的电流传输参数等无关，然后完成了对电压信号的线性阻隔。经如图所示电路转化后电池电压被转化为具有一致参阅地的输出电压Vout 。
4、部分分流操控电路
如图5 分流操控电路所示，充电进程中，当某一单体电压显着高于组内其他电池时，CPU 将操控端口拉高，则Q1 导通，Q2 基极电位被拉低，Q2 导通，部分电能从旁路电阻R4 分流，下降该电池充电速率，然后完成电池组各单体电池充电速率同步。
其间
Iequ 为旁路电阻R4 上所流过的电流，即均衡电流;P 为旁路电阻R4 上所耗费的功率;Ubat 为电池两头电压。
图5 分流操控电路
均衡电流巨细的挑选会直接影响充电器的功能。
电流大，充电器全体发热量大，作业安稳性差。电流小，电压调整起伏小，速率可调整起伏小。经重复实验，当Iequ≈0. 1 Icharge 时，调整才能和发热量到达最佳平衡状况。
因为充电时Ubat 的规模为3~4 V ，该充电电池标称容量为2 000 mAh ，最大充电电流为2 A. 归纳上面要素，R4 挑选将两个47 Ω 电阻并联。
结束语
因为单体锂电池在制作工艺、作业环境等方面的不同，会形成锂电池组串联充电的不平衡性。运用部分分流法规划的能耗型锂电池组均衡充电器，杰出地处理了电池组充电的不平衡问题。有效地避免过充现象，提高了锂电池运用的安全性，添加了电池组的充%&&&&&%量，延长了锂电池组的运用寿命。通过重复实验，挑选最适参数，操控了发热量，确保了充电器的长时间安稳作业。在规划进程中，充分考虑了实践出产的需求。在确保实用性和可靠性的前提下，简化规划，挑选常用器材，提高了性价比，具有杰出的使用远景。
