动力锂离子电池管理系统的功能有哪些？

动力锂离子电池管理系统设计方案

摘要：本文讨论了动力锂电池管理系统的设计方案，以实现对锂电池动力电池组的过充电保护、过放电保护、过流保护和均衡充电等功能。

1保护电路的功能

1.1过充电保护

对锂离子电池来说，其充电后单节电芯最高电压不得超过规定值，否则电池内的电解质会被分解，使得温度上升并产生气体，降低电芯的使用寿命，严重时甚至会引起爆炸，所以保护电路一定要保证绝对不可过度充电，必须对电池组中每一节电池的端电压进行监控，当电芯的电压超过设定值时，即激活过充电保护功能，由保护电路切断充电回路，中止充电。在电芯电压回归到允许的电压并解除过充锁定模式时，才能停止保护。不同材料的锂离子电池其保护电压和释放电压都有其不同的规定值。

另外，还必须注意因噪声所产生误动作，为了防止误判和误操作，还要设置过充保护延时，并且延迟时间不能短于噪声的持续时间。当电压持续超过过充检测电压一定时间以上才会触发过充保护。

1.2过放电保护

锂离子电池的过度放电，也会缩短其使用寿命，而且对电池造成的损害往往是不可逆的。为了防止锂离子电池的过放电状态，当锂离子电池电压低于其过放电电压检测点时，即激活过放电保护，中止放电，并将电池保持在低静态电流的待机模式，参数设置类似过充保护。

1.3过电流/短路保护

锂离子电池的最大放电电流有一定限制，过大的放电电流同样会引起锂电池的不可恢复的损坏，影响其使用寿命。

短路保护这个功能其实是过流保护的扩展，若由于外部短路等原因引起的大电流放电时要立刻停止放电，否则对锂电池本身和外部设备都可能会造成严重的损害。

1.4电池均衡

动力锂离子电池一般都要几串、几十串甚至几百串以上，由于电池在生产过程中，从涂膜开始到成为成品要经过很多道工序，即使经过严格的检测程序，使每组电源的电压、电阻、容量一致，但使用一段时间以后，电池内阻、电压、容量等参数产生波动，形成不一致的状态，就会产生这样或那样的差异。这种差异体现为电池组充满或放完时串联电池芯之间的电压不相同。这种情况下导致电池组充电的过程中，电压过高的电池芯提早触发电池组过充电保护，而在放电过程中电压过低的电池芯导致电池组过放电保护，从而使电池组的整体容量明显下降，整个电池组体现出来的容量为电池组中性能最差的电池芯的容量，而且使用时很容易发生过充和过放现象，且不易发现，导致提前失效。因此要求保护电路能够完成电池单元的均衡操作，用以从具有较高电压的电池抽取多余的电流，消耗多余的电量，实现电池均衡，最大限度地发挥动力锂电池的效用，延长电池的使用寿命，增加安全性。目前常用的均衡方法有储能均衡和电阻均衡。

2.1IC控制

目前可以实现锂离子电池保护功能的芯片很多，国外、台湾、大陆都有很多种芯片可以选择，目前日系理光和精工的方案采用的比较多，方案成熟，外围电路简单，但是价格比较贵。

各种保护IC实现的功能相差无几，其保护模式和外部线路也大同小异，在实际应用中可根据需要选择不同IC。选择IC的时候要多方考虑，不同型号的IC的过充电保护电压是不同的，有4.25V也有4.35V的，还有IC的自身功耗、外围电路是否够简单、保护IC的各参数精度是否符合要求，体积是否足够小，都要考虑周到。